Устройство для питания синхронного гистерезисного гироскопического двигателя с перевозбуждением

 

Изобретение относится к преобразовательной технике. Сущность изобретения: устройство для питания синхронного гистерезисного гироскопического двигателя с перевозбуждением обеспечивает стабильность перевозбуждения синхронного гистерезисного двигателя, вследствие чего уменьшаются качания ротора. Устройство содержит задающий генератор 1, инвертор 2, фазорасщепитель 3, регулирующий орган 4. В устройство введен синхронизатор 6, на который подается внешняя команда между регулирующим органом и инвертором. 2 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к преобразователям постоянного напряжения в переменное для питания синхронных гистерезисных двигателей (СГД) гироскопических устройств с газодинамическими опорами, имеющих большой момент сопротивления при трогании.

Установленная мощность преобразователя определяется требуемой для создания необходимого пускового электромагнитного момента.

Известно, что мощность, потребляемая от преобразователя в синхронном режиме работы СГД, может быть значительно снижена при использовании режима перевозбуждения двигателя, резко повышающего энергетические показатели за счет увеличения намагниченности ротора. Перевозбуждение достигается с помощью преобразователя кратковременным изменением амплитуды напряжения питания в синхронном режиме работы СГД.

Известен транзисторный преобразователь напряжения постоянного тока в переменное напряжение для питания гистерезисного двигателя [1] в котором используется устройство, повышающее напряжение питания двигателя при пуске, а также подфорсирование двигателя при выпадении его из синхронизма путем кратковременного повышения напряжения питания.

Применение преобразователя повышает КПД системы пребразователь - двигатель, однако гидродвигатель с таким управлением не обеспечивает современных требований по стабильности кинетического момента, поскольку процесс регулирования напряжения сопровождается большими возбуждениями как в преобразователе, так и в двигателе, вызывая длительные качания ротора.

Наиболее близким предлагаемому является устройство для питания синхронного гистерезисного гироскопического двигателя с перевозбуждением, содержащее последовательно включенные между выводами для подключения питания и выводами для подключения нагрузки регулирующий орган и инвертор, задающий генератор, выход которого через фазорасщепитель связан с управляющими выводами инвертора [2] Недостатком прототипа является невозможность обеспечить устойчивую работу двигателя. Для устранения этого недостатка введены синхронизатор и дискретный регулирующий орган, синхронизатор выполнен в виде четырех триггеров, двух формирователей импульсов, четырех схем 2И, схемы ИЛИ и схемы НЕ, при этом I-вход первого триггера соединен с вторым входом синхронизатора непосредственно, а K-вход через схему НЕ, I-вход и K-вход второго триггера соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим выходом первого триггера, I-вход и K-вход третьего триггера соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим выходами второго триггера, выход третьего триггера соединен с входами первой и второй схемы И, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами четвертого триггера, а инвертирующие выходы формируют второй и третий выходы синхронизатора соответственно, неинвертирующий выход четвертого триггера через первый формирователь импульсов соединен с первым входом третьей схемы И и С-входом второго триггера, инвертирующий выход четвертого триггера через второй формирователь импульсов соединен с первым входом четвертой схемы И и с С-входами первого и третьего триггеров, выходы третьей и четвертой схем И через схему ИЛИ соединены с первым выходом синхронизатора, а их вторые входы соединены с неинвертирующими и инвертирующими выходами второго триггера соответственно, С-вход четвертого триггера формирует первый вход синхронизатора. Кроме того, первый вход синхронизатора соединен с выходом задающего генератора, второй вход синхронизатора соединен с выводом для подключения внешней команды управления перевозбуждением, первый выход синхронизатора соединен с входом фазорасщепителя, второй и третий выходы синхронизатора соединены с соответствующими входами управления дискретного регулирующего органа, силовая цепь которого включена между регулирующим органом и инвертором.

Структурная схема предлагаемого устройства приведена на фиг. 1, где изображены задающий генератор 1, инвертор 2, фазорасщепитель 3, регулирующий орган 4, дискретный регулирующий орган 5, синхронизатор 6.

Задающий генератор 1 вырабатывает импульсы синхронизации фазорасщепителя 3 и управления дискретным регулирующим органом 5, которые поступают на фазорасщепитель 3 и дискретный регулирующий орган 5 через синхронизатор 6. Фазорасщепитель 3 использован нерегулируемый и унифицированный, дискретный регулирующий орган 5 выполнен по известной схеме вольтодобавки с автотрансформатором. Инвертор 2 может быть выполнен по любой известной схеме. Синхронизатор 6 служит для привязки внешней команды U_упр к тактовой частоте задающего генератора 1 и обеспечивает отставание по фазе импульсов синхронизации фазорасщепителя 3 одновременно с подачей импульсов синхронизации на дискретный регулирующий орган 5.

После деления в фазорасщепителе сдвиг фазы выходного напряжения , где ₁ - сдвиг фазы импульсов синхронизации; n коэффициент деления фазорасщепителя.

В частности, для получения сдвига фаз в выходном напряжении ₂ = 30 при n 6 достаточно изменить фазу напряжения синхронизации на ₁ = 180.

Синхронизатор может быть выполнен по схеме, приведенной на фиг. 2, где изображены формирователи 7 и 8 импульсов, схема НЕ 9, триггеры 10 12, делитель частоты 13, схема 2И 14 и 15, схема И-НЕ 17 и 18, схема ИЛИ 16.

Устройство работает следующим образом.

На формирователи 7 и 8 поступают последовательности прямоугольных импульсов со скважностью 2 с требуемым сдвигом по фазе (в частности, на 180^o). С выходов формирователей на схемы И 14 и 15 подаются последовательности импульсов синхронизации длительностью 5 10 мкс, из которых в исходном состоянии на вход 1 проходит последовательность со схемы И 15. На вход 2 поступает команда управления выходным напряжением, в общем случае не привязанная к частоте синхронизации входа 1. Синхронизация команды управления, поступающей на триггер 10 по входам I и K, производится импульсом последовательности с выхода формирователя 8, поступающей на C-вход. Напряжение с выходов триггера 10 управляет триггером 11 также по входам I, K, но переключение триггера 11 производится по входу С импульсов последовательности с выхода формирователя 7, а с выходов триггера 11 подается управление на схемы 14 и 15 для переключения последовательностей с выходов формирователей 7 и 8 на выходе 1. К приходу следующего после подачи команды импульсов последовательности с выхода формирователя 8 все цепи коммутации подготовлены к пропуску импульса последовательности I на выход 1, что соответствует задержке по частоте синхронизации фазорасщепителя. Этим импульсом последовательности 2 производится только коммутация триггера 12 на подачу через схемы И-НЕ 17 и 18 на выходы 2 и 3 импульсов синхронизации с входа 1.

При снятии команды перевозбуждения триггер 10 возвращается в исходное состояние первым после снятия команды импульсов последовательности 2, триггер 11 срабатывает после прихода импульса последовательности 1, который одновременно проходит через схему И-НЕ 14, после чего схемы ИЛИ-НЕ 16 устанавливаются на пропускание импульсов последовательности 2, и с приходом импульса этой последовательности триггер 12 срабатывает и выключает синхронизацию дискретного регулирующего органа по входам 2 и 3. Схема возвращается в исходное состояние.

В отличие от прототипа в предлагаемом устройстве коммуникации напряжения и фазы выходного напряжения происходит в строго заданном порядке независимо от времени прихода внешней команды, что обеспечивает однозначность получения режима перевозбуждения. Применение синхронизатора позволяет использовать в преобразователе унифицированный фазорасщепитель.

Формула изобретения

Устройство для питания синхронного гистерезисного гироскопического двигателя с перевозбуждением, содержащее последовательно включенные между выводами для подключения питания и выводами для подключения нагрузки регулирующий орган и инвертор, задающий генератор, выход которого через фазорасщепитель связан с управляющими выводами инвертора, отличающееся тем, что, с целью повышения устойчивости работы синхронного гистерезисного гироскопического двигателя, введены синхронизатор и дискретный регулирующий орган, синхронизатор выполнен в виде четырех триггеров, двух формирователей импульсов, четырех схем 2И, схемы ИЛИ и схемы НЕ, при этом вход J первого триггера соединен с вторым входом синхронизатора непосредственно, а вход К - через схему НЕ, входы J, К второго триггера соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим выходами первого триггера, входы J, К третьего триггера соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим выходами второго триггера, выход третьего триггера соединен с входами первой и второй схем И, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами четвертого триггера, а инвертирующие выходы формируют второй и третий выходы синхронизатора соответственно, неинвертирующий выход четвертого триггера через первый формирователь импульсов соединен с первым входом третьей схемы И и С-входом второго триггера, инвертирующий выход четвертого триггера через второй формирователь импульсов соединен с первым входом четвертой схемы И и С-входами первого и третьего триггеров, выходы третьей и четвертой схем И через схему ИЛИ соединены с первым выходом синхронизатора, а их вторые входы соединены с неинвертирующими и инвертирующими выходами второго триггера соответственно, вход С четвертого триггера формирует первый вход синхронизатора, кроме того, первый вход синхронизатора соединен с выходом задающего генератора, второй вход синхронизатора соединен с выводом для подключения внешней команды управления перевозбуждением, первый выход синхронизатора соединен с входом фазорасщепителя, второй и третий выходы синхронизатора соединены с соответствующими входами управления дискретного регулирующего органа, силовая цепь которого включена между регулирующим органом и инвертором.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2