Устройство для настройки моментного вентильного электродвигателя

 

Изобретение относится к вентильным электродвигателям с высокой равномерностью скорости вращения. Цель изобретения является уменьшение времени настройки. Настраиваемый моментный вентильный электродвигатель (МВД) содержит синхронный электродвигатель 1 с синусной 2 и косинусной 3 фазами обмотки якоря и с ротором-индуктором 4, усилители 5 и 6 мощности, датчики 7 и 8 тока, датчик 9 угла поворота ротора. Устройство для настройки МВД имеет задатчик 10 угла , датчик 11 момента, дифференциатор 12, анализатор 13 знака сигнала, генератор 14 прямоугольных импульсов, синхронный Т-триггер 15, интегратор 16, синусно-косинусный функциональный преобразователь 17, перемножители 18 и 19, аналого-цифровые преоразователи 20 и 21, импульсное управляющее устройство 22 с тремя выходами, задатчик 23 амплитуды токов, задатчик 24 адреса, запоминающее устройство 25 с четырьмя информационными входами. При настройке автоматически для каждого их положения ротора находятся такие значения токов и каждой из фаз, которые обеспечивают максимальный вращающий момент при минимальных потерях в меди для заданного значения максимального тока в фазах. 2 ил.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ц) Н 02 К 29/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ. И О ПОКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4445579/24-07 (22) 05,05.88 (46) 23,07.90.- Бюл. - 27 (71) Казанский авиационный институт им.А.H.Òóïîëåâà (72) А.Ю.Афанасьев (53) 621.313.292 (088.8) .(56) Красовский Д.A. Динамика непрерывных самонастраивающихся систем.

М.: Физматгиэ, 1963, с.60.

Авторское свидетельство СССР

N - 1515273, кл. Н 02 К 29/06, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАСТРОЙКИ МОМЕНТНОГО ВГНТИЛВНОГО ЭЛГКТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к вентильным электродвигателям с высокой равномерностью скорости вращения. Целью изобретения является уменьшение времени настройки. Настраиваемый моментный вентильный электродвигатель (МВД) содержит синхронный электродвигатель

1 с синусной 2 и косинусной 3 фазами обмотки якоря и с ротором-индуктором

ÄÄSUÄÄ 1580496 А1

4, усилители 5 и 6 мощности, датчики

7 и 8 тока, датчик 9 угла поворота ротора. Устройство для настройки МВД имеет эадатчик 10 угла, датчик 11 момента, дифференциатор 12, анализатор 13 знака сигнала, генератор

14 прямоугольных импульсов, синхронный Т-триггер 15, интегратор 16, синусно-косинусный функциональный преобразователь 17, перемножители 18 и

19, аналого-цифровые преобразователи

20 и 21, импульсное управляющее устройство 22 с тремя выходами, эадатчик 23. амплитуды токов, задатчик 24 адреса, запоминающее устройство 25 с четырьмя информационными входами.

При настройке автоматически для каждого иэ положения ротора находятся такие значения токов в каждой из фаз, которые. обеспечивают максимальный вращающий момент при минимальных потерях в меди для заданного значения максимального тока в фазах ° 2 ил.

1580496

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к электрическим двигателям постоянного тока с бесконтактной коммутацией, т.е. к моментным вентильным электродвигателям (ИВД), и предназначено для настройки в процессе изготовления и эксплуатации электрических машин, работающих в качестве исполнительных

10 моментных двигателей приводов следях систем и систем стабилизации ,,азличного назначения.

Целью изобретения является сокра)цение времени настройки.

На Аиг.1 представлена Аункциональ1 5 йая схема устройства для настроики

ЙВД; на Аиг.2 — графики сигналов.

Настраиваемый ИВД содержит электромеханический преобразователь 1

1 синусной 2 и косинусной 3 Аазами обмотки якоря и ротором-индуктором

4, усилителями 5 и 6 мощности, датчики 7 и 8 тока, датчик 9 угла поворота ротора.

Устройство для настройки ИВД содержит задатчик 10 угла, датчик 11 момента, дифференциатор 12, анализатор 13 знака сигнала, генератор 14 прямоугольных импульсов, синхронный

Т-триггер 15, интегратор 16; синусно- 30 косинусный функциональный преобразователь 17, перемножители 18 и 19, аналого-цифровые преобразователи 20 и

21, импульсное управляющее устройство 22 с тремя выходами, задатчик 23 35 амплитуды токов, задатчик 24 адреса, запоминающее устройство 25 с четырьмя инАормационными входами.

Ротор-индуктор 4 механически связан с роторами датчика 9 угла, задат- 40 чика 10 угла и датчика 11 момента.

Выход последнего подключен к входу дифференциатора 12, выход которого подключен к входу анализатора 13 знака. Выход последнего подключен 45 к инАормационному входу Т-триггера 15, . синхронизирующий вход которого соединен с выходом генератора 14 импульсов, а выход — с неинвертирующим входом интегратора 16 ° На его инвертирующий вход подается положительное напряжение, а выход подключен к входу синусно-косинусного функционального преобразователя 17, синусный и косинусныи выходы которого под ключены к входам соответственно перемножителей 18 и 19, вторые входы которых подключены к выходу задатччка

23 амплитуды токов, а их выходы — к входам соответственно аналого-цифровых преобразователей 20 и 21 и входам соответственно усилителей 5 и 6 мощности, выходы которых подключены к синусной 2 и косннусной 3 Аазам обмотки якоря через входы соответственно датчиков 7 и 8 тока, выходы которых подключены к вторым инвертирующим входам усилителей 5 и 6 мощности. Выходы импульсного управляющего устройства 22. подключены соответственно к входу разрешения записи запоминающего устройства 25, входам задатчика ?3 амплитуды токов и задатчика 24 адреса, и входу задатчика

10 угла. Выход задатчика 24 вдреса подключен к адресному входу запоминающего устройства 25, первый-четвертый информационные входы которого соединены с выходами датчика 9 угла, датчика 11 момента и аналого-цифровых преобразователей 20 и 21.

Устройство для настройки МВД работает следующим образом.

Интегратор 16 вырабатывает сигнал имеющий смысл угла полярной системы координат 1 точки на плоскости

I с декартовыми координатами

Этот сигнал поступает на вход синусно-косинусного функционального преобразователя 17, на выходе которого вырабатываются сигналы sing сов .

Они поступают на входы перемножителей 18 и 19. На их вторые входы поступает амплитуда I токов i, is c задатчика 23 амплитуды, а на выходах формируются сигналы поступающие на входы усилителей 5 и

6 мощности, которые с помощью датчиков 7 и Я тока питают Аазы 2 и 3. обмотки якоря токами -А A > y, g

Электромеханический преобразователь развивает момент И=И(М, I ), измеряемый датчиком 11 момента. Угол поворота ротора M определяется задатчиком 10 угла и замеряется датчиком

9 угла.

С выхода синхронного Т-триггера

15, находящегося в состоянии "0" (фиг.2г), на инвертирующий вход интегратора 16 поступает напряжение, близкое к нулю. При этом напряжение

1580496

/ на выходе интегратора 16 уменьшается (фиг.2д), Пусть при этом электромагнитный момент М, развиваемый электромеханическим преобразователем и измеряемый датчиком 11 момента, уменьшается (Аиг.2б). Его производная d M/dt, вырабатываемая дифференциатором 12, отрицательна. Анализатор 13 знака сигнала выдает единичный сигнал (фиг.2в), поступающий на информационный вход Т-триггера

15. В момент t1 прихода очередного импульса от генератора 14 импульсов (фиг.2а) на синхронизирующий вход

С Т-триггера 15 он переходит в состояние "1". С его выхода напряжение

Uo поступает на неинвертирующий вход интегратора 16, прн этом напряжение на его выходе растет по линейному закону. Момент И возрастает (Аиг.2б, время t< -ty), производная Д И/Jt положительйая, на выходе анализатора

13 знака вырабатывается сигнал "0" и Т-триггер 15 не реагирует на синхронизирующие импульсы с генератора

14 импульсов.

В момент С сигнал 1о на выходе интегратора 16 достигает оптимального значения „, а момент И-максимального значения Г1 . При дальнейшем увеличении момент И начинает уменьшаться (t > t<), анализатор 13 знака выдает сигнал "1" и в.момент прихода очередного синхронизирующего импульса t k t> Т-триггер 15 переходит в состояние "0 . Сигнал на выходе уменьшается по линейному закону, момент растет до значения И, и т.д. В результате сигнал р совершает малые колебания в окрестности значения

Управляющее устройство 22 вырабатывает синхронизирующий импульс С, поступающий на вход разрешения записи запоминающего устройства 25. По адресам, определяемым кодом А с выхода задатчика 24 адреса, в запоминающем устройстве 25 записываются значения угла М, момента И и токов преобразованных аналогоцифровйми преобразователями в цифровую Аорму.

Далее управляющее устройство 22 вырабатывает импульс на втором выхо- . де, который поступает на входы задатчиков тока 23 и адреса 24. Значения

Х „ и А изменяются, начинается процесс максимизации момента М и т.д.

После перебора всех требуемых значений I максимизации момента И и записи оптимальных значений. токов

° р ° о в запоминающее устройство

25 управляющее устройство 22 вырабатывает имлульс на третьем выходе, который поступает на вход задатчика

10 угла, Угол М. принимает новое значение, т.е. электромагнитный момент И максимизируется при новом-положении ротора-индуктора 4 относительно статора синхронного электродвигателя 1.

Настройка МВД завершается после максимизации момента И при всех требуемых углах й(. Устройство имеет меньшее время настройки, чем у известного. Если предположить, что в

20 окрестности точки максимума зависимость момента И от угла Р определяется Аормулой

И-Г1р С (p о), С )О, 1

25 то д И вЂ” — — = — С (Р-P), Э ь

3р и при изменении угла ф согласно принципу синхронного детектирования имеем дифАеренциальное уравнение

d5 1 3N

dt. т ар

С. (Р- Po) 35 имеющее решение с = о+ А е

5g =Ь+ — — t Ь = const

2Т

1. т.е. скорость его изменения постоянна и не зависит от расстояния до оптимального значения. Поэтому точный максимум достигается за конечное время, которое при малых значениях постоянной интегратора Т может быть достаточно малым. Управление задатчиком угла с помощью управляю4р Следовательно, в известном устройстве наблюдас-.тся экспоненциальное движение к оптимальному значению Рр т.е, P - р при t - с . Для достижения требуемой точности оптимизации

45 время успокоения процесса может быть велико.

В предлагаемом устройстве угол изменяется по закону

1 580496 щего устройства 22 также сокращает .время настройки.

Управляющее устройство 22 может быть выполнено в виде генератора импульсов, счетчика импульсов и дешифратора. Задатчики амплитуды токов 23 и адреса 24 могут быть выполнены в, виде счетчиков импульсов. Генераторы, импульсов, операционные усилители, !. . перемнояители, анализаторы знака (компараторы), триггеры, интеграто1 ры, запоминающие устройства могут быть выполнены в виде интегральных микросхем, Синусно-косинусный функциональный преобразователь также может быть выполнен по одной из известных схем.

Формула изобретения

Устройство для настройки моментного вентильного электродвигателя, содержащего электромеханический 25 преобразователь с ротором-индуктором и двухфазной обмоткой якоря, два усилителя мощности, два датчика тока и датчик угла поворота ротора, ротор которого механически связан с ротором-индуктором, выходы усилителей мощности подключены к фазам обмотки якоря через входы датчиков тока, выходы которых подключены к вторым, инвертирующим, входам усили, телей мощности, содержащее эадатчик угла и датчик вращающего момента, механически связанные с ротором-индуктором, генератор прямоугольных импульсов, интегратор, синусно-кокосинусньгй функциональный преобразователь, два перемножителя, два аналого-цифровых преобразователя, управляющее устройство, задатчик амплитуды токов обмотки якоря, зацатчик адреса и запоминающее устройство, выходы датчиков угла и момента подключены соответственно к первому и второму информационным входам запоминающего устройства, один выход управляющего устройства подключен к входу разрешения записи запоминающего устройства, второй его выход подключен к входам задатчика амплитуды токов и загатчика адреса, выход которого подключен к адресному входу запоминающего устройства, выходы синусно-косинусного функционального преобразователя подключены к входам перемножителей, вторые входы которых подключены к выходу задатчика амплитуды .токов, а выходы подключены к входам усилителей мощности и аналогоцифровых преобразователей, выходы которых подключены к третьему и четвертому информационным входам запоминающего устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения времени настройки, оно снабжено дифференциатором, анализатором знака сигнала и синхронным Т-триггером, выход датчика момента подклю ген к входу дифференциатора, его выход подключен к входу анализатора знака сигнала, выход которого подключен к информационному входу Т-триггера, его синхрониэирующий вход подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, а выход — к пеипвертирующему входу интегратора, его инвертирующий вход связан с,выходом источника положительного напряжения, а выход подключен к входу синусно-косииусного функционального преобразователя, третий выход управляющего устройства подключен к входу задатчика угла, управляющее устройство выполнено с возможностью формирования серий чередующихся импульсов на первом и втором выходах и одного импульса на, третьем выходе между серияьй импульсов на первом и втором выходах.

1580496 г1

3 ts 17

Редактор И.Иулла

Заказ 2019 Тираж 439 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

В7

8 4<4 ts 5 4

Фиг.2

Составитель А.Санталов

Техред Л.Олийнык Корректор Л ескид

Л.Бески