Устройство для управления вентильным электродвигателем

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>972646 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.06.81 (21)3300015/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Опубликовано 07.1182. Бюллетень ¹41

Р1 М К з

EI 02 Р 6/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий ($3) УДК 621.313. .392:621. .316.7 (088.8) Дата опубликования описания 07.11. 82

Л.М. Епифанова, В.Н. Куликов, Ю.П. Л кин и A Ã. Микеров 1, 1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ BEHTHJlbHbIM

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в следящих системах с вентильными электродвигателями.

Известны следящие системы с вентильными электродвигателями с непрерывной коммутацией, в которых в качестве линейного датчика положения ротора используются датчики Холла(1).

Недостатком таких устройств является нестабильность характеристик элементов Холла от температуры и других воздействий, что приводит к снижению точности работы вентильного электродвигателя с использованием датчиков Холла.

Йаиболее близким к изобретению по технической сущности и назначению является устройство для управления вентильным элек Iðoäâèãàòåëåì, содержащее последовательно соединенные сельсин-датчик, сельсин-приемник, модулятор, опорный вход которого соединен.с обмоткой возбуждения вращающегося трансформатора, синусная и косинусная обмотки которого соединены через двухканальный фазочувствительный усилитель-преобразователь с якорной обмоткой двухфазного синх" ронного электродвигателя, выходной вал которого связан с. валом вращающегося трансформатора и валом сельсин-приемника, причем опорный вход

5 двухфазного фазочувствительного усилителя-преобразователя соединен с выходом йсточника опорного напряжения (2).

Недостатком известного устройства

10 является невысокая точность отработки угловогО положения, обусловленная влиянием переменных фазовых сдвигов сигналов, на выходных обмотках вращающегося трансформатора, который используется в качестве датчика положения ротора вентильного электродвигателя.

Целью изобретения является повышение точности отработки углового положения путем исключения переменно20 го фазового сдвига, вносимого вращающимся трансформатором.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления вентильным электродвигателем, содержа25 щее последовательно соединенные сельсин-датчик, сельсин-приемник, модулятор, опорный вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход соединен с обмот30 кой возбуждения вращающегося транс972646 форматора, синусная и косинусная обмотки которого соединены с двухканальным фазочувствительным усилителемпреобразователем, вал сельсин-приемника механически связан с валом вращающегося трансформатора, введен 5 блок умножения, а вращающийся трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, которая соединена с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен с входом модуля- 10 тора, а выход — с опорным входом двухканального фазочувствительного усилителя-преобразователя.

При этом блок умножения выполнен в виде двух операционных усилителей, выход первого из которых соединен с выходом блока умножения, а инвертирующий и неинвертирующий входы соединены с первым входом блока умножения через два ключа, управляющие входы которых соединены соответственно с, выходом и входом инвертора, вход которого соединен с вторым входом блока умножения через второй усилитель.

На фиг.. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 — схема блока умножения; на фиг ° 3 — диаграммы сигналов, иллюстрирующие работу устройства для управления вентильным электродвигателем.

Устройство для упрйвления. вентильным электродвигателем содержит последовательно соединенные сельсин-датчик 1 (фиг.. 1), сельсин-приемник 2, предварительный усилитель 3 постоян- 35 ного тока, модулятор 4, опорный вход которого соединен с выходом источника 5 опорного напряжения, а выход соединен с обмоткой 6 возбуждения вращающегося трансформатора 7, синусная 40

8 и косинусная 9 обмотки которого соединены через двухканальный фазочувствительный усилитель-преобразователь 10 с якорной обмоткой 11 двух- фазного синхронного электродвигателя, 45 выходной вал 12 которого связан с валом вращающегося трансформатора и валом сельсин-приемника, блок 13 умножения, выход 14 которого соединен с опорным входом 15 двухканального фазочувствительного усилителя-преобразОвателя 10, первый вход 16 которого соединен с дополнительной обмоткой 17 вращающегося трансформатора, а второй вход 18 — с выходом предварительного усилителя.

Блок 13 умножения содержит первый операционный усилитель 19 (фиг. 2), выход которого соединен с выходом 14 блока 13 умножения, а инвертирующий

20 и неинвертирующий 21 входы сое- 60 динены с первым входом 16 блока 13 умножения через два ключа 22 и 23, управляющие,входы которых соединены соответственно с выходом и входом инвертора 24, вход которого соединен со вторым входом 18 блока 13 умножении через второй усилитель 25.

Устройство для управления вентильным электродвигателем работает следующим образом.

Сигнал рассогласования, выработанный сельсин-приемником 2 (фиг. 1), усиливается в предварительном усилителе 3, напряжение U4 (фиг. 2) постоянного тока на выходе которого преобразуется в модуляторе 4 в напряжение U> переменного тока, поступающее на обмотку 6 возбуждения вращающегося трансформатора 7. При этом фаза ЬФ напряжений U и U< на выходе синусной 8 и косинусной 9 обмоток вращающегося трансформатора одинакова с фазой напряжения U+ на выходе дополнительной обмотки 17 или сдвинута относительно фазы напряжения U на 180 . Это соотношение фаз остао ется неизменным при изменении температуры окружающей среды, величины и частоты напряжения Пв.

Для нормальной работы усилителяпреобразователя 10 необходимо, чтобы фазы напряжения U+ и Uc.. на его входах были одинаковы с фазой опорного напряжения или отличались от нее на

На фиг ° 3 показан случай, когда в течение времени to t напряжение

Uz положительно, а с момента времени t„ меняет свой знак (фиг. 3 а) .Напряжение Под (фиг. 3) с выхода блока

13 умножения (равное произведению постоянного напряжения U и переменного напряжения U с дополнительной обмотки 17.) имеет такой же сдвиг фаз, как и напряжение U9,(фиг. 30), а знак — равный произведению знаков

U8 и U . В связи с. тем, что сдвиг фазы в любой вторичной обмотке вращающегося трансформатора по величине один и тот же, сдвиг фазы напряжения.U по величине всегда равен сдвигу Фазы напряжения U и U (фиг.3 е, d) . Следовательно, сдвиг фаз опорного напряжения П<,п всегда равен по величине сдвигу фаз напряжений несущей частоты U9 и Uz на входах усилителя-преобразователя 10. Аналогичным образом работает блок 13 умножения при изменении знака напряжения U< (при t) Q ). При этом фаза опорного напряжения ()ои(фиг. 3 е) не изменяется, так как одновременно меняются знаки сомножителей П„ и U< (фиг.3 а,d).

Таким образом, знак фазы опорного напряжения U „.остается неизменным при изменении полярности напряжения

U . При этом любые изменения величины

Фазы ЬФ одинаковы для напряжения U+, U и U и, а относительно друг друга сдвиг фаз этих напряжений остается о неизменным или отличается на 180

Работа блока 13 умножения происходит следующим образом. Если принять

972646 что ключи 22 и 23 (фиг. 2) открываются напряжением положительной полярности, а закрываются напряжением отрицательной полярности, а знак напряжения на выходах усилителя 25 и инвертора 24 обратен знаку напряжений на их входах, то при положительной полярности напряжения U4 на входе 18 открыт ключ 23 и напряжение U+ на первом входе 16 блока умножения поступает на неинвертирующий вход 21 усилителя 19. На выходе усилителя 19 формируется опорное напряжение, совпадающее по фазе с напряжением U<.

При изменении знака напряжения U открывае ся ключ 22 и напряжение U на первом входе 16 поступает уже на инвертирующий вход 20 усилителя и знак опорного напряжения также изменяется.

Таким. образом, знак опорного напряжения U на выходе 14 блока 13 умноои жения всегда равен произведению знаков напряжений U< и U+ на его .входах

16 и 18.

Таким образом, в устройство для управления вентилзным электродвигателем исключается влияние сдвига фаз выходных напряжений вращающегося трансформатора, что повышает точность отработки углового положения вентильным электродвигателем. формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

35 1. Патент США Р 4135120, кл. 318-138, 16.01.79.

2. Азов А.К., Веселов В.А. и др.

Электронные устройства следящих систем. Л., Судостроение, 1978, 40. с. 156-157.

1. Устройство для управления вентильным электродвигателем, содержащее последовательно соединенные сельсин-датчик, сельсин-приемник, модулятор,опорный вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения а выход соединен с обмоткой воэбуждения вращающегося трансформатора, синусная и косннусная обмотка которого соединены с двухканальным фазочувствительным усилителем-преобразователем, вал сельсин-приемника механически связан с валом вращающегося трансформатора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности отработки углового положения путем исключения переменного фазово10 го сдвига, вносимого вращающимся трансформатором, в него введен блок умножения, а вращающийся трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, которая соединена с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен с входом модулятора, а выход — с опорным входом двухканального фазочувствительного усилителяпреобразователя.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок умножения выполнен в виде двух операционных усилителей, выход первого из которых соединен с выходом блока умножения, а инвертирующий и неинвертирующий входы соединены с первым входом блока умножения через два ключа, управляющие входы которых соединены соответственно с выходом и входом инвертора, вход Которого соединен с 0 вторым входом блока умножения через второй. усилитель. 372646 бл

Составитель М. Сон

Техред Т.Фанта

Корректор В. Прохненко

Редактор Л. Лукач

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 8533/48 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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