Моментный вентильный электродвигатель

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в презиционных следящих системах. Целью изобретения является упрощение. С этой целью ментный вентильный электродвигатель содержит в каждом канале формирователя оптимальных значений фазных токов три постоянных запоминающих устройства 9- 11, адресные входы которых подключены к выходу целой части разделителя 7 сигнала на целую и дробные части. Выходы второго, третьего и четвертого постоянных запоминающих устройств 9-11 каждого канала соединены соответственно с вторыми входами первого, второго и третьего сумматоров 16-18. В постоянные запоминающие устройства записаны значения коэффициентов кубических полиномов, устанавливающих зависимость токов для якорной обмотки 2 синхронной машины 1 от угла поворота вала, информация о котором поступает с датчика 4 положения ротора, выходом соединенного с входом разделителя 7. 1 ил. у Ј О Ю ел & 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н 02 К 29/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4392230/07 (22) 15.03,88 (46) 30.11.91. Бюл. М 44 (71) Казанский авиационный институт им, А.Н.Туполева (72) А. Ю, Афанасьев (53) 62-83:621.313.292,82(088.8) (56) Столов Л. И. и др. Авиационные моментные двигатели. М.: Машиностроение, 1979, с. 58-60.

Авторское свидетельство СССР

М 1170565, кл. Н 02 К 29/06, 1985.

Авторское свидетельство СССР

М 1554084, кл. Н 02 К 29/06, 1988. (54) МОМЕНТНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬЬ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в презиционных следящих системах. Целью изобретения является упрощение. С этой целью мо„„Я2„„1695458 А1 ментный вентильный электродвигатель содержит в каждом канале формирователя оптимальных значений фазных токов три постоянных запоминающих устройства 911, адресные входы которых подключены к выходу целой части разделителя 7 сигнала на целую и дробные части. Выходы второго, третьего и четвертого постоянных запоминающих устройств 9 — 11 каждого канала соединены соответственно с вторыми входами первого, второго и третьего сумматоров 16-18. В. постоянные запоминающие устройства записаны значения коэффициентов кубических полиномов, устанавливающих зависимость токов для якорной обмотки 2 синхронной машины 1 от угла поворота вала, информация о котором поступает с датчика 4 положения ротора, выходом соединенного с входом разделителя

7. 1 ил.

1695458

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в прецизионных следящих системах.

Цель изобретения — упрощение, На чертеже представлена блок-схема моментного вентильного электродвигателя, Моментный вентильный электродвигатель содержит синхронную машину 1 с гпфазной якорной обмоткой 2 и ротороминдуктором 3, датчик 4 положения ротора, механически связанный с ротором-индуктором 3. Каждая фаза якорной обмотки 2 подключена к выходу одного из m усилителей 5 через соответствующий датчик 6 тока, выход которого подключен к инвертирующему входу усилителя 5. Выход датчика 4 положения ротора подключен к входу разделителя

7 сигнала на целую и дробную части. Его выход целой части подключен к адресным входам первого 8 и трех дополнительных

9 — 11 лостоянных запоминающих устройств (ПЗУ) каждого из m каналов формирования оптимальных значений фазных токов, содержащего перемножители 12 — 15 и сумматоры 16-18. В каждом канале выход ПЗУ 8 подключен к первому входу первого перемножителя 12, выходом подключенного к первому входу первого сумматора 16, выход которого подключен к первому входу второго перемножителя 13, выходом подключенного к первому входу второго сумматора 17, выход которого подключей к первому входу третьего перемножителя 14, его выход подключен к первому входу третьего сумматора

18, выход которого подключен к первому входу четвертого перемножителя 15, выходом подключенного к управляющему входу усилителя 5.

Вторые входы перемножителей 12-14 всех каналов подключены к выходу дробной части разделителя 7.. Вторые входы сумма.торов 16 — 18 каждого канала подключены к выходам соответственно ПЗУ 9 — 11 сотаетствующего канала, Вторые входы перемножителей 15 обьединены и образуют вход задания момента вентильного электродвигателя.

В ПЗУ 8-11 )-го канала по адресу а записаны значения коэффициентов а, bi, ci, di кубических полиномов

f)(а) а (а) "аз+ Ь1 (), - ++ ci (c) а+ dj (a) (1) где а, ix — целая и дробная части угла а поворота ротора-индуктора;

fi (а) = д (а)/, >, g (а); (:- ) к ==1 р (а) -- функции, связывающие токи

i>„„,i> фаз якорной обмотки синхронной машины с электромагнитным моментом М, M,=, . д (а) ii. (3) ! = 1

Электродвигатель работает следующим образом, С выхода датчика 4 положения ротора поступает сигнал, пропорциональный углу а поворота ротора-индуктора 3, на разделитель 7 сигнала на целую а и дробную а части.

Дробная часть поступает на вторые входы перемножителей 12-14, а целая часть — на адресные входы ПЗУ 8 — 11 всех каналов. На выходе ПЗУ 8 /-го канала вырабатывается значение коэффициента Bj (а), поступающее на первый вход перемножителя 12. На его выходе получается произведение а а1 (а), поступающее на первый вход сумматора 16.

На его второй вход приходит коэффициент

bi (a) с выхода ПЗУ 9 j-го канала, а на выходе

20 формируется сигнал bi (а) + а а1 (а), поступа. ющий на первый вход перемножителя 13, С

его выхода сигнал а (Ь (a) + а ai (а)) приходит на первый вход сумматора 17. На его второй вход приходит коэффициент ci (а) с выхода ПЗУ 10 j-ro канала, а на выходе формируется сигнал с (а)+а(Ь1(а)+а. а1(а)), поступающий на первый вход перемножителя 14, С его выхода сигнал

30 а(с1(а)+а(Ь1(а)+а а1(а))) приходит на первый вход сумматора 18. На его второй вход приходит коэффицинет dj (а) с выхода ПЗУ 11 )-ro канала, а на выходе формируется сигнал

35 di (а)+ а(ci (а) И+ а(bi (а)+

+ а а1 (а))) == а1 (а) Ъ +

+ bi(а)У+ с (а)а+ di(а) =fj(а), (4) поступающий на первый вход перемножителя 15, На его второй вход подается сигнал, пропорциональный требуемому моменту M. а на выходе получается оптимальное значение фазного тока

iI = М fi(a), (5)

Оно поступает на вход усилителя 5 j-ro кана-.

45 ла, охваченного глубокой отрицательной обратной связью по току с помощью датчика 6 тока и питающего j-тую фазу обмотки 2 яко, ря током ii = 1 . В результате электродвигатель развивает момент Мэ, равный требуемому значению М, при минимальных потерях в якорной обмотке, Выоажение (1} аппроксимирует функцию fi (а) кубическим полиномом на интервале а (а, а+1), равенство(4) соответствует схеме Горнера вычисления значения полин ома.

Выражения (2) и (5) получаются в результате решения методом множителя Лагранжа задачи на условный экстремум; найти

1695458

50 обмотки.

55 токи 1>„„,im, создающиетребуемый электромагнитный момент при минимальных потерях в обмотке якоря

Д+ ... + I +мин, 2

1 р (а)+ ... + !„р (а)= М . (6)

Функция Лагранжа и условия ее стационарности имеют вид

V = if + + 12п, + Д (11 р1 (a) +

+ ... 1„,р>(а) — М1, 2.11+ljo> (а) = 0 1

21,+il,ð (а)=0 p)

Из равенств (6) и (7) получают

М -@Lag

; д4 (а) к=

Введение трех постоянных запоминающих устройств в каждый канал формирования оптимальных значений фазных токов, запись в ПЗУ коэффициентов кубической аппроксимации и соединение элементов согласно схеме Горнера вычисления полинома позволяют упростить электродвигатель, Все функциональные элементы, входящие в схему электродвигателя, выпускаются серийно в виде интегральных микросхем. Разделитель сигнала на целую и дробную части может быть собран из регистра для хранения целой части и устройства вычитания в случае цифрового датчика положения ротора. В случае аналогового сигнала а разделитель сигнала состоит из аналого-цифрового преобразователя, цифроаналогового преобразователя и устройства вычитания.

Формула изобретения

Моментный вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину с mфазной якорной обмоткой и ротороминдуктором, датчик положения ротора, механически связанный с ротором-индуктором синхронной машины, разделитель сигнала на дробную и целую части, входом подключенный к выходу датчика положения ротора, m усилителей мощности, выход каждого из которых подключен к одной из фаз якорной обмотки через соответствующий датчик тока, выходом соединенный с инвертирующим входом усилителя мощности, m-канальный формирователь оптимальных значений фазных токов, каждый канал которого составлен из первого постоянного запоминающего устройства, четырех неремножителей и трех сумматоров, в каждом канале формирователя оптимальных значений фазных токов выход запоминающего устройства подключен к первому входу первого перемножителя, выходом соединенного с первым входом первого суммато5 - pa, выход которого подключен к первому входу второго перемножителя, выходом соединенного с первым входом второго сумматора, выход которого подключен к первому входу третьего перемножителя, вы10 ход, которого подключен к первому входу третьего сумматора, выходом соединенного с первым входом четвертого перемножителя, выходом подключенного к управляющему, входу одного из m усилителей мощности, 15 вторые входы первого, второго и третьего перемножителей каналов объединены и подключены к выходу дробной части упомянутого разделителя сигнала, а объединенные вторые входы четвертых перемножи20 телей m-канального. формирователя оптимальных значений фазных токов образуют вход задания момента вентильного электродвигателя, отличающийся тем, что, с целью упрощения, каждый канал формиро25 вателя оптимальных значений фазных токов снабжен тремя постоянными запоминающими устройствами, адресные входы всех постоянных запоминающих устройств обьединены и подключены к выходу целой части

30 укаэанного разделителя сигнала, в каждом канале упомянутого формирователя выходы второго, третьего и четвертого постоянных запоминающих устройств соединены соответственно с вторыми входами первого, вто35 рого и третьего сумматоров, при этом каждое из постоянных запоминающих устройств выполнено с возможностью записи по адресам а значений коэффициентов ai, bI, cI, di кубических полиномов

40 fi (а)=а1 (а) а + bi (а) Q2+

+ cI (а) а+ dI (а), где а, а- целая и дробная части угла поворота ротора-индуктора;

fI (a) = p (a) i g р (а); к=

p (a) — функция, связывающая токи1 .. i фаз якорной обмотки синхронной машины с электромагнитным моментом Мэ, m

Мэ= р< (а) 1к, к=

j — номер. канала формирователя оптимальных значений фазных токов якорной