CS259657B1

CS259657B1 - Elecronic circuit for two-phase inductive machine's displacement angle control

Info

Publication number: CS259657B1
Application number: CS853140A
Authority: CS
Inventors: Ludvik Spiral; Petr Michalik
Original assignee: Ludvik Spiral; Petr Michalik
Priority date: 1985-04-30
Filing date: 1985-04-30
Publication date: 1988-10-14
Also published as: CS314085A1

Abstract

Obvod je určen pro řízení natočení . hřídele dvoufázového indukčního stroje v rozmezí 0 až 360°. Změna polohy hřídele se dosahuje změnou fázového posunu mezi napětím přiváděným na statorové a rotorové vinutí stroje a vhodným konstantním fázovým posunem mezi napětími na rotoru. Změna fázového posunu se dosahuje přičtením případně odečtením pulsů signálu "vpřed" nebo "vzad" k pulsům generátoru hodin. Po naplnění čítače doohází k překlopení klopných obvodů. Signály ve výstupu klopných obvodů ovládají modulátory, jejichž výstupní střídavý signál se po zesílení vede na vinutí motoru.The circuit is designed for rotation control. the shaft of the two-phase induction machine range 0 to 360 °. Shaft position change is achieved by changing the phase shift between the voltage supplied to the stator and rotor machine winding and a suitable constant phase shift between the voltages on the rotor. Changing the phase shift is achieved by adding possibly by subtracting the signal pulses "forward" or "backward" to the generator pulses hours. When the counter is full, the tip is rolled over flip-flops. Output signals flip-flops control modulators whose output alternating signal is after the gain leads to the motor winding.

Description

Vynález se týká zapojení elektronického obvodu pro řízení tihlu natočení hřídele dvoufázového indukčního stroje s vinutým rotorem, to je dosažení libovolné polohy hřídele stroje v rozmezí 0 až 360° případně jeho pootéčení změnou fázového posunu napětí přiváděných na vinutí statoru a rotoru stroje.The invention relates to the connection of an electronic circuit for controlling the angle of rotation of a shaft of a two-phase induction machine with a wound rotor, i.e. to achieve any position of the machine shaft in the range of 0 to 360 ° or its rotation by changing the phase shift of the voltage applied to the stator winding and the rotor.

Podobné činnosti lze dosáhnout servomechanismem nebo použitím krokového motoru. Oproti servomechanismu mé navržené řešení přednost v tom, že stroj pracuje v otevřené smyčce a nejsou problémy se stabilitou, dále tlumení stroje zaručuje děj na mezi aperiodicity a oproti krokovým motorům je možné dosáhnout vyššího výkonového využití stroje. Pokud se napájecí napětí mění po stupních, chová se stroj navenek jako krokový motor, při vhodném nastavení fázových posunů jako dvoufázový asynchronní motor.Similar operations can be achieved by servo or by using a stepper motor. Unlike the servomechanism, my proposed solution has the advantage that the machine operates in an open loop and there are no stability problems, further damping of the machine guarantees a process at the aperiodicity limit and higher performance utilization of the machine can be achieved compared to stepper motors. If the supply voltage changes in steps, the machine behaves externally as a stepper motor, with a suitable phase shift setting as a two-phase asynchronous motor.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje elektronický obvod pro řízení úhlu natočení dvoufázového indukčního stroje podle vynálezu. Jeho podstatou je, že se skládá z generátoru hodinových pulsů, jehož výstup je připojen jednak přes první čítač, první klopný obvod a první modulační obvod se zesilovačem na rotorovou cívku motoru,dvoufázového indukčního stroje, jednak přes první vstup prvního přičítacího obvodu, první vstup prvního odečítacího obvodu, druhý čítač, druhý klopný obvod a druhý modulační obvod se zesilovačem na druhou cívku statorového vinu tí motoru, jednak přes první vstup druhého odečítacího obvodu, přes první vstup druhého přičítacího obvodu, třetí čítač, třetí klopný obvod a třetí modulační obvod se zesilovačem na první cívku statorového vinutí motoru. Zároveň je výstup generátoruThe above-mentioned drawbacks are overcome by an electronic circuit for controlling the angle of rotation of the two-phase induction machine according to the invention. It consists of a clock pulse generator whose output is connected via the first counter, the first flip-flop and the first modulation circuit with amplifier on the rotor coil of the motor, the two-phase induction machine, and through the first input of the first addition circuit, the first input of the first a second counter, a second flip-flop, and a second amplifier modulation circuit to a second coil of the motor's stator fault, both through the first input of the second subtraction circuit, through the first input of the second addition circuit, the third counter, the third flip circuit on the first coil of the stator winding of the motor. At the same time is the generator output

- 2 hodinových pulsů spojen se vstupem synchronizačního obvodu. Druhý vstup prvního přičítacího obvodu & druhý vstup druhého odečítacího obvodu jsou propojeny a prvním výstupem směru vpřed elektronického třípolohového přepínače propojeného s generátorem požadovaného počtu pulsů. První vstup tohoto generátoru je propojen se synchronizačním obvodem, druhý vstup je připojen na obvod předvolby. Druhý vstup prvního odečítacího obvodu a druhý vstup druhého přičítacího obvodu je propojen se třetím výstupem směru vzad elektronického třípolohového přepínače.- 2 clock pulses connected to the input of the synchronization circuit. The second input of the first counting circuit & the second input of the second counting circuit are coupled and the first forward direction output of an electronic three-position switch coupled to the desired pulse generator. The first input of this generator is connected to the synchronization circuit, the second input is connected to the preset circuit. The second input of the first subtraction circuit and the second input of the second addition circuit are coupled to the third reverse direction output of the electronic three-position switch.

Hlavní výhody uspořádání elektronického obvodu pro řízení natočení hřídele dvoufázového indukčního stroje podle tohoto vy nálezu spočívají v tom, že je jednodušší než řídící obvody krokového motoru nebo zesilovač polohových servomechanismů, že nevznikají problémy se stabilitou jako u polohových servomechanismů a že se dosahuje vyššího výkonového využití stroje než u krokových motorů.The main advantages of the electronic circuit arrangement for controlling the shaft rotation of a two-phase induction machine according to the present invention are that it is simpler than the stepper motor control or position servo amplifier, that stability problems do not arise as with positional servomechanisms, than stepper motors.

Na přiložených výkresech je na obr. IZns&crněno zapojení dvoufázového indukčního stroje a na obr. 2 je blokové schéma elektronického obvodu pro řízení úhlu natočení dvoufázového indukčního stroje podle vynálezu.In the accompanying drawings, FIG. 2 shows the wiring of a two-phase induction machine, and FIG. 2 is a block diagram of an electronic circuit for controlling the angle of rotation of a two-phase induction machine according to the invention.

První cívka A statorového vinutí a druhá cívka B statorového vinutí jsou navzájem pootočeny o 90° elektrických. Déle je zde rotorová cívka C, což je pracovní vinutí rotoru. Vinutí D může být použito jako snímač.The first coil A of the stator winding and the second coil B of the stator winding are rotated by 90 ° to each other. There is also a rotor coil C, which is the working winding of the rotor. The winding D can be used as a sensor.

Napětí na cívkách A a B statoru musí mít hodnotu U_A - U_o sin / ť + &Ψ / sin tv t,The voltage on the stator coils A and B must be U _A - U _o sin / + + & Ψ / sin tv t,

Ufe ⁼ U_o coe /? + / sin íV t, napětí na rotorové cívce CUfe ⁼ U _o what? + / sin tV, voltage at rotor coil C

Uq - Uq sin u/ t, kdeUq - Uq sin u / t where

U_o je maximální hodnota napájecího napětí statoru,U _o is the maximum value of the stator supply voltage,

Uó je maximální hodnota napájecího napětí rotoru,Uo is the maximum value of the rotor supply voltage,

Ϋ je požadovaný úhel natočení rotoru, je přirůstej resp. krok požadovaného natočení,Ϋ is the required angle of rotation of the rotor; the desired rotation step

- 3 uJ je kruhové frekvence střídavého napájecího napětí.- 3 µJ is the circular frequency of the AC supply voltage.

Napětí indukované na vinutí D je Uj> a indukuje se tehdy, jestliže osa rotoru nesouhlasí s požadovanou polohou rotoru·The voltage induced on the winding D is Uj> and is induced when the rotor axis does not match the desired rotor position ·

Generátor 1 hodinových pulsů je propojen jednak se vstupem prvního čítače 41, jednak s prvním vstupem prvního přičítacího obvodu 22, jednak s prvním vstupem druhého odečítacího obvodu 23 a jednak se vstupem synchronizačního obvodu jgř· Druhé vstupy prvního přičítacího obvodu 22 a druhého odečítacího obvodu 23 jsou propojeny s řídícím obvodem, který sestává z elektronického třípolohového přepínače 2, propojeného s generátorem 8 požadovaného počtu pulsů, jehož první vstup je propojen se synchronizačním obvodem 2 a druhý vstup s obvodem 10 předvolby. Druhé vstupy prvního přičítacího obvodu 22 a druhého odečítacího obvodu 22 jsou připojeny na první výstup I elektronického přepínače 7, který přivádí pulsy signálu vpřed. Výstup prvního přičítacího obvodu 22 je připojen na první vstup prvního odečítacího obvodu 52. Výstup druhého odečítacího obvodu 23 je připojen na první vstup druhého přičítacího obvodu 53. Druhý vstup prvního odečítacího obvodu 52 a druhého přičítacího obvodu 55 je propojen s třetím výstupem III směru vzad elektronického třípolohového přepínače 7. Výstup prvního odečítacího obvodu 52 je propojen s druhým čítačem 42, výstup druhého přičítacího obvodu se třetím čítačem £2· Výstup prvního čítače 41 je přes první klopný obvod 51 a první modulátor 61 se zesilovačem napojen na rotorovou cívku C motoru 11 dvoufázového indukčního stro je. Výstup druhého čítače 42 je přes druhý klopný obvod 52 a druhý modulátor 62 se zesilovačem připojen na druhou cívku B statorového vinutí motoru 11. Výstup třetího čítače 43 je přes třetí klopný obvod 55 a třetí modulátor 65 se zesilovačem napojen na první cívku A statorového vinutí motoru 11. Generátor 1 hodinových pulsů dodává signál přes první a druhý přičítací obvod 22 a 22 ^a P^rvn^ a druhý odečítací obvod 52 a 23 obvody na druhý a třetí čítač 42 a £2· P° načtení n impulsů na druhém čítači 42 a na třetím čítači 43 dojde k přiklopení druhého a třetího klopného obvodu 52 a 22· ^Ve druhém a třetím modulačním obvodu 62 a 63 se zesilovačem se pulsy převedou na střídavýThe clock pulse generator 1 is coupled to the input of the first counter 41, to the first input of the first addition circuit 22, and to the first input of the second subtraction circuit 23, and to the input of the synchronization circuit. connected to a control circuit consisting of an electronic three-position switch 2, connected to a desired number of pulses generator 8, the first input of which is connected to the synchronization circuit 2 and the second input of the preselection circuit 10. The second inputs of the first addition circuit 22 and the second subtraction circuit 22 are connected to the first output I of the electronic switch 7 which feeds the signal pulses forward. The output of the first addition circuit 22 is connected to the first input of the first subtraction circuit 52. The output of the second subtraction circuit 23 is connected to the first input of the second addition circuit 53. The second input of the first subtraction circuit 52 and the second addition circuit 55 is connected The output of the first counting circuit 52 is coupled to the second counter 42, the output of the second counting circuit to the third counter 52. The output of the first counter 41 is connected via the first flip-flop 51 and the first amplifier 61 to the rotor coil C of the two-phase induction machine is. The output of the second counter 42 is connected to the second coil B of the stator winding of the motor 11 via the second flip-flop 52 and the second modulator 62 with the amplifier. The output of the third counter 43 is connected to the first coil A of the stator winding. 11. The clock pulse generator 1 supplies the signal through the first and second addition circuits 22 and 22 ^and P ^rnn and the second subtraction circuit 52 and 23 circuits to the second and third counters 42 and 62, respectively. the second and third flip-flop circuits 52 and 22 are closed by the third counter 43. ^{In the} second and third modulation circuits 62 and 63, the pulses are converted to AC

- 4 sinusový signál, který se po zesílení zavádí na statorové vinutí motoru 11.- a 4 sine signal, which is applied to the stator winding of the motor 11 after amplification.

První čítač 41, první klopný obvod 51 a první modulátor 61 se zesilovačem slouží pro získání sinusového signálu pro rotor motoru 11.The first counter 41, the first flip-flop 51, and the first amplifier modulator 61 serve to obtain a sinusoidal signal for the motor rotor 11.

Pokud není přítomen signál vpřed nebo vzad, přicházejí na vstupy druhého a třetího čítače 42 a 43 shodné hodinové pulsy. Tyto čítače 42 a 43 je načítávají a po načtení N pulsů se objeví na jejich výstupech pulsy, které jsou ve fázi. Jestliže přijde na vstup některého z přičítacích členů 22 a 22 impuls, přičte se k hodinovým pulsům na příslušném druhém nebo třetím čítači 42 nebo 42· To způsobí, že dojde dříve k načítání druhého nebo třetího čítače 42 a 43,a tím i k překlopení příslušného druhého nebo třetího klopného obvodu 52 nebo 55 na jeho výstupu než u třetího nebo druhého čítače 45 nebo 42 a impuls bude předbíhat druhý o fázový úhel 2/ 2^n_1 £rad] . Impuls na vstupu prvního nebo druhého odečítacího členu 52 nebo 25 způsobí zpoždění výstupního pulsů příslušného druhého nebo třetího Čítače 42 nebo 4?«If no forward or reverse signal is present, the same clock pulses arrive at the inputs of the second and third counters 42 and 43. These counters 42 and 43 read them and, after reading the N pulses, pulses that are in phase appear at their outputs. If one of the counting members 22 and 22 enters the pulse, it adds to the clock pulses at the respective second or third counters 42 or 42. This will cause the second or third counters 42 and 43 to be read earlier, thereby flipping the corresponding second or a third flip-flop 52 or 55 at its output than at the third or second counters 45 or 42 and the pulse will override the second by a phase angle of ^{2/2 λ} rad]. The pulse at the input of the first or second readout members 52 or 25 causes a delay in the output pulses of the respective second or third counter 42 or 4?

Tyto pulsy je možno převést na řídící střídavé napětí motoru pomocí modulačního obvodu.These pulses can be converted to control AC motor voltage using a modulation circuit.

Úhel natočení rotoru při načtení nebo odečtení jednoho pulsu bude T / p. 2¹¹“¹ p je počet polpárů.The angle of rotation of the rotor when reading or subtracting one pulse will be T / p. 2 ¹¹ ^{1 1} p is the number of polpairs.

Generováním pulsů vpřed nebo vzad lze dosáhnout libovolné polohy rotoru dvoufázového indukčního stroje.By generating pulses forward or backward, any rotor position of the two-phase induction machine can be achieved.

Tento způsob řízení je možno využít v případech, kdy se používal krokový motor, popřípadě servomechánismus.This method of control can be used in cases where a stepper motor or servomechanism was used.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

An electronic circuit for controlling the angle of rotation of a two-phase induction machine, characterized in that it consists of a pulse generator (1) whose output is connected via a first counter (41), a first flip-flop (51) and a first modulation circuit (61). amplifier to the rotor coil (0) of the motor (11) of the two-phase induction machine, first through the first input of the first addition circuit (22), the first input of the first subtraction circuit (52), the second counter (42), the second flip-flop (52) and ducting circuit (62) with amplifier for second coil (B) of stator winding of motor (11) of two-phase induction machine, first through first input of second subtraction circuit (5), first input of second addition circuit (55), third counter (45), third flip-flop (55) and third modulation circuit (63) with amplifier on first coil (A) of stator winding of motor (11) of two-phase induction machine and at the same time is output gene the second input of the first addition circuit (22) and the second input of the second subtraction circuit (25) are connected to the first output (1) of the forward direction of the electronic three-position switch (7) interconnected with a desired number of pulses generator (8), the first input of which is coupled to the synchronization circuit (9), and the first input is connected to the pre-selection circuit (AO) and the second input of the first subtraction circuit (52) and they are connected to the third output (111) of the reverse electronic switch (7).