DK170597B1 - Apparat til at regulere en roterende maskines drejningsmoment - Google Patents

Description

DK 170597 Bl i

Opfindelsen angår et momentregulerende apparat, som er generelt anvendeligt ved en hvilken som helst af mange roterende maskiner, f.eks. en kompressor, i hvilken et belastningselement drives med en elektromotor, og nærmere 5 bestemt et drejningsmomentregulerende apparat, som er egnet til anvendelse med en roterende maskine, i hvilken belastningsmomentet varierer periodisk.

EP-A-0 145 841 (svarende til JP-A-60-60286, publiceret 10 6. april 1985) og USA patent nr. 4 604 036, (udgivet 5.

august 1985) viser et momentregulerende apparat, i hvilket der, for at nedsætte drejningsmomentforskellen imellem et belastningsmoment fra en kølegenerators kompressor og et udgangsmoment fra en motor, der driver kompressoren 15 gennem en hovedaksel, er gjort forsøg på at få motoren til at frembringe et drejningsmoment med et mønster, som varierer i synkronisme med variationen af belastningsmomentet i afhængighed af vinkelpositionen i én omdrejning.

20 I det angivne apparat opnås bølgeformen, som repræsenterer variationen af belastningsmomentet, imidlertid på basis af et signal, f.eks. en trykvariation i en kompressor afledt fra en maskine, som tilvejebringer omhandlede 25 kølecyklus. Den således opnåede bølgeformændring er derfor forsinket i forhold til den faktisk opståede ændring i belastningsmomentets bølgeform, og den resulterende styring af det af motoren afgivne drejningsmoment kan derfor ikke helt eliminere vibration af kompressorhuset 30 og dets ophængningssystem i hovedakslens rotationsretning.

EP-A-0 145 841 viser et momentreguleret roterende apparat, i hvilket et motorelement og et kompressionselement 35 er forbundet til hinanden ved hjælp af en aksel. Belastningsmomentet der bliver tilført kompressionselementet bliver detekteret, og udgangsmomentet fra motorelementet 2 DK 170597 B1 reguleres, så at det er lig belastningsmomentet. Belastningsmomentet detekteres i et punkt af rotationen af kompressionselementet, og belastningsmomentet beregnes * straks. Denne publikation svarer til angivelserne i krav 5 l's indledning. , i en roterende maskine, f.eks. en lukket kompressor, udledes ændringen af hovedakslens rotationshastighed under en omdrejning i rotorsiden og vibrationen af kom- 10 pressorhuset i hovedakslens rotationsretning i den stationære side af forskellen imellem et kompressorelements belastningsmoment og et motorelements elektromagnetiske drejningsmoment under en omdrejning af hovedakslen.

15 Fig. 12 viser skematisk årsagen til, at der opstår vibration i f.eks. en roterende kompressor. Et kompressorelement og et motorelement er hver sammensat af en roterende side, f.eks. rotorer 14, 15 og en motoraksel 16, og en stationær side, f.eks. stator 17, 18 og et hus 19. I kom- 20 pressions- og motorelementerne virker et gaskompressionsmoment TG og et elektromagnetisk moment TM i retninger som vist respektivt i fig. 12. I fig. 12 er momenterne Tg og TM positive, når rotationsretningen er med uret og negative, når rotationsretningen er imod uret.

25

Bevægelsesligningerne for det roterende system og det stationære system, som er vist i fig. 12, er givet ved følgende respektive ligninger: 30 a2*_ JR - TG ' TM.................. t1» a2* 35 JR * ** ’ TM ' TG............. <2)

V

li 3 DK 170597 B1 I ligningerne (1) og (2) er JR og Jg inertimomenterne, og , å\ , åS.

Rdt2 9 sdt2 5 er inertimomenterne af henholdsvis den roterende side og stationære side. T0 - T.. svarer til differencemomentet, K er fjederkonstant for fjedre, som bærer kompressoren, *R og *s er den respektive drejningsvinkel for den roterende og stationære side og vinkelhastigheden » for den roterende side er udtrykt ved u . fis _ 15 dt

Fig. 13 viser momentvariationer, som opstår under hovedakslens 16 rotation i den roterende kompressor. Det fremgår af fig. 13, at belastningsmomentet varierer meget i afhængighed af vinkelpositionen i hovedakslens 16 rotation. Hvorimod det elektromagnetiske moment, som frembringes med det konventionelle motorelement, ikke ændrer sig relativt.

Det fremgår af ligning (1), at i området hvor T_ > TM i

25 w M

fig. 13, d 2*_ do —γ1 - — > 0, dtz dt 30 og rotationshastigheden har tilbøjelighed til at vokse.

På den anden side i området, hvor do 35 TG < V « < °' 4 DK 170597 B1 har rotationshastigheden har tilbøjelighed til at aftage.

Således opstår en ændring i hovedakslens 16 rotationshastighed i det roterende system, fordi differencemomentet Tg - TM ændrer sig med tiden. Som det fremgår af ligning 5 (2) virker ændringen af denne rotationshastighed som en * excitationskraft i den stationære side, hvilket resulterer i vibration af huset 19 i hovedakslens 16 rotationsretning.

10 Når det af motorelementet frembragte elektromagnetiske moment TM derfor reguleret således, at relationen TM = Tg opretholdes ved alle vinkelpositioner for hovedakslens 16 rotation, er værdien af 15 d« --0, dt og der opstår ingen ændring af rotationshastighed. I det stationære system viser den exciterende kraft sig også 20 w som et resultat af momentvariation, der ophæves for at eliminere vibrationen af huset 19 i hovedakslens 16 rotationsretning.

Den foreliggende opfindelse har til hensigt at forbedre 25 apparatet ifølge EP-A-0 145 841. Den foreliggende opfin delse foreslår et momentregulerende roterende apparat, omfattende et elektrisk motorelement, et belastningselement, der er koblet til motorelementet gennem en roterende aksel, som drives af motorelementet og et momentregu-leringsapparat som regulerer et elektromagnetisk moment, der er frembragt af motorelementet, således at forskellen mellem det elektromagnetiske moment på nævnte motorelement, og et belastningsmoment på belastningselementet elimineres, kendetegnet ved, at reguleringsapparatet er 22 indrettet til for hver omdrejning af den roterende aksel, ved hjælp af rotationsvinkler at inddele denne i flere * 5 DK 170597 B1 vinkelsegmenter, og ved at det momentregulerende apparat yderligere indeholder: sensormidler til frembringelse af et antal ændringsværdier af den roterende aksels rotationshastighed, svarende til antallet af vinkelsegmenter 5 gennem i det mindst en tidligere omdrejning af den roterende aksel, beregningsmidler for beregning af et antal af reguleringsværdier baseret på antallet af ændringsværdier af rotationshastigheden af den roterende aksel, frembragt ved antallet af vinkelsegmenter, så at hver 10 reguleringsværdi svarer til et vinkelsegment, og reguleringsmidler for tilvejebringelse af antallet af reguleringsværdier til motorelementet ved efterfølgende omdrejning af den roterende aksel, for at slette forskellen mellem det elektromagnetiske moment og belastningsmomen-15 tet, ved hver vinkelsegment.

Fortrinsvis er antallet af ændringsværdierne af rotationshastigheden af rotationsakslen ved de mange vinkelsegmenter opnået gennem antallet af den roterende aksels 20 forudgående omdrejninger.

Udførelsesformer af den foreliggende opfindelse vil nu blive beskrevet i detaljer, ved hjælp af eksempler, med henvisning til tegningen, hvorpå: 25 fig. 1 er et længdesnit af en roterende kompressor, styret ved en udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen, til at regulere drejningsmomentet, 30 fig. 2 viser bølgeformen af udgangssignalet fra mellemrumsføleren, som detekterer rotationshastigheden for hovedakslen vist i fig. 1, fig. 3 svarer til den grafiske afbildning af rotations-35 hastighedssignalet i fig. 2 til at vise variationer af hovedakslens rotationshastighed, 6 DK 170597 B1 fig. 4 er et blokdiagram, som skematisk viser strukturen af apparatet til regulering af moment ifølge opfindelsen, • fig. 5 er et rutediagram for momentregulering med appara-5 tet til at regulere moment, som er vist i fig. 4, fig. 6 er en delvis modifikation af rutediagrammet i fig.

5, 10 fig. 7 og 8 er delvise modifikationer af rutediagrammet i fig. 6, fig. 9 er et kredsløbsdiagram af et digital filter, som fortrinsvis anvendes til den statistiske behandling, som 15 er vist i fig. 8, fig. 10 er et blokdiagram, som viser den almindelige struktur af en anden udførelsesform for apparatet til at regulere moment, når opfindelsen anvendes til en kompres-20 sor drevet af en børsteløs jævnspændingsmotor, fig. 11 er et kredsløbsdiagram af momentreguleringsorganet vist på fig. 10, 25 fig. 12 viser momenter frembragt i en roterende maskine, og fig. 13 viser momentvariationer, som opstår under en omdrejning af hovedakslen vist i fig. 12.

30

Fig. 1 viser skematisk strukturen af en inverter-drevet type rotationskompressor, som er en form for en roterende maskine drevet med et motorelement (en jævnstrømsmotor) og hvortil opfindelsen anvendes. Strukturen af kompresso-35 ren i fig. 1 svarer generelt til den kompressor, som kendes fra USA patentskrift nr. 4 604 036. Derfor vil kun dele af kompressoren, som er forskellige herfra blive % 7 DK 170597 B1 beskrevet, og der ses bort fra beskrivelsen af samme eller ækvivalente dele.

I fig. 1 er en rotor 3 for et motorelement 20 direkte 5 koblet med den roterende hovedaksel 4 til en rotor 8 for et kompressionselement 21, og et tandhjul 22, hvis rotation skal detekteres, er fast monteret på en forlængelse af den ene ende af hovedakslen 4, således at tandhjulet drejer sammen med hovedakslen 4. En mellemrumsføler 23, 10 som er fastgjort til et kompressorhus 1, registrerer tænderne på tandhjulet 22 og frembringer et impulssignal, som er udtryk for hovedakslens 4 rotationshastighed.

Fig. 2 viser bølgeformen af rotationshastighedsdetekte-15 ringssignalet 24 frembragt af mellemrumsføleren 23. En basislinie 25 i fig. 2 repræsenterer det centrale udgangsniveau for detekteringssignalet 24. F.eks. krydser signalbølgeformen basislinien 25 ved tiden tg, og krydser så basislinien 25 igen ved tiden t^. På grundlag af 20 perioden for tiden t imellem tiden tg og tiden t^ og antallet af tænder m på tandhjulet 22 registreret i denne periode t bestemmes rotationshastigheden af hovedakslen 4 til tiden t^. Fig. 3 svarer til den grafiske afbildning i fig. 2 og viser variationer af rotationshastigheden 26 25 for hovedakslen 4 med tiden. I områder A og B er hovedakslens 4 rotationshastighed 26 henholdsvis højere og lavere end den gennemsnitlige rotationshastighed (en hastighedsindstilling) 27 for hovedakslen.

30 Udgangssignalet 24 fra mellemrumsføleren 23 tilføres til et reguleringskredsløb 28, som er vist i fig. 4, og dette reguleringskredsløb 28, som kan være en mikrodatamat, regulerer det elektromagnetiske moment, som frembringes med motorelementet 20. Med henvisning til fig. 4 omdannes 35 hastighedsdetekteringssignalet 24 fra mellemrumsføleren 23 med en bølge-formende forforstærker 29 til et firkant-bølgesignal, som er udtrykt for de øjeblikkelige ændrin- 8 DK 170597 B1 ger af hovedakslens 4 rotationshastighed i hver omdrejning, og dette signal tilføres gennem et interface 30 til en CPU 31. På basis af de øjeblikkelige ændringer af hovedakslens 4 rotationshastighed beregner CPU 31 strøm-5 værdier, som skal tilføres til kompressorens motorelement ir 20, således at der ikke opstår nogen hastighedsændringer i hovedakslens 4 næste omdrejning. De således opnåede data oplagres i en RAM 32, indtil de er påkrævet. Data indskrevet i RAM 32 udløses så og tilføres til CPU'en 31, 10 og fra CPU'en 31 tilføres data til et styreorgan 34, som frembringer et choppersignal til tilførsel til et basis-drivorgan 35, som igen styrer en inverter 36, således at en strøm, som varierer i overensstemmelse med et mønster svarende til variationen af motorens ønskede udgangsmo-15 ment tilføres til motoren fra inverteren. Samtidig tilføres CPU'en 31 et tidsstyresignal til basisdrivorganet 35 gennem interfacen 30, så inverteren frembringer strømmen med mønstret bestemt af styreorganet 34 ved en timing bestemt i overensstemmelse med motorakslens vinkelposi-20 tion. Den af basisdrivorganet 35 drevne inverter 36 tjener til at forøge og nedsætte strømstyrken, som tilføres til motorelementet 20, således at ændringer af hovedakslens 4 rotationshastighed ikke opstår ved alle vinkel-rotationspositioner for hovedakslen 4. Hovedakslens 4 25 rotationshastighed styres kontinuerligt for derved at begrænse dens ændringer til mindre end en forudbestemt tilladt værdi hele tiden. Rækken af sådanne styresløjfer er skrevet i en ROM 33.

30 Et rutediagram for momentreguleringen ved styrekredsløbet 28 er detaljeret beskrevet i forbindelse med fig. 5.

I et trin 110 i fig. 5 deles en omdrejning af hovedakslen 4 ved tiden k- i N-segmenter, og rotationshastigheden v 35 for hovedakslen 4 i hver af de delte segmenter (1, ..., N) detekteres. Det vil sige rotationshastigheds- ? impulser, som detekteres med mellemrumsføleren 23, formes * 9 DK 170597 B1 med bølgeformningsforforstærkeren 29 og bredden t af im-pulserne beregnes med en timer T , som er indbygget i mikrodatamaten, for derved at beregne hovedakslens 4 rotationshastighed i hvert af segmenterne 5 (x = 1, .«., N).

I et trin 120 sammenlignes så den i trinnet 110 detekterede rotationshastighedd v for hver af de individuelle segmenter med en rotationshastighedskommando V , som til-10 føres fra CPU'en 31 for at beregne hastighedsfejlen Δν ·

X

v - V , og trinnet 120 efterfølgende af et trin 130. I trinnet 130 bedømmes de relative størrelser af den detekterede hastighed v og kommandohastigheden V . Når resul-tatet af bedømmelsen i trinnet 130 viser, at den detekte-15 rede hastighed v er mindre end kommandohastigheden V , dvs. når hastighedsfejlen Δν (=v - V ) < 0, efterfølges trinnet 130 af et trin 140. I trinnet 140 beregnes en nødvendig strømtilvækst ΔΙ , som skal lægges til strømmen til motorelementet 20, således at hastighedsfejlen av

X

20 kan reduceres til nul, og trinnet 140 efterfølges af et trin 150. Når resultatet af bedømmelsen i trinnet 130 på den anden viser, at den detekterede hastighed v er høje-re end kommandohastigheden V , dvs. når hastighedsfejlen Δν >0, efterfølges trinnet 130 med et trin 142. I trin-25 net 142 beregnes en nødvendig strømforøgelse ΔΙ som

X

skal subtraheres fra strømmen til motorelementet 20 for derved at reducere hastighedsfejlen Δν til nul, og trin-

X

net 142 efterfølges af trinnet 150. Hvis bedømmelsen i trinnet 130 på den anden side beviser, at v = V , dvs.

<X X

30 når hastighedsfejlen Δν =0, efterfølges trinnet 130 direkte af trinnet 150. I dette trin 150 bedømmes, hvorvidt x jfc N, dvs. hvor vidt hastighedsfejlen Δν er blevet beregnet for alle N-segmenter (x * 1 til N). Når resultatet af bedømmelsen i trinnet 150 viser, at x < N, efter-35 følges trinnet 150 af et trin 160, i hvilket de nødvendige strømstyrkeværdier beregnet på basis af hastighedsfejlene Δν for alle sektioner x (< N) bedømt i trin 150 er 10 DK 170597 B1 oplagret i RAM 32. Så forøges x til x x 0 1, og programmet vender tilbage til rotationshastighedsimpulsdetekteringstrinnet 110 for at gentage samme forløb. , 5 Hvis resultatet af bedømmelsen i trinnet 150 på den anden side viser, at x £ N, efterfølges trinnet 150 af et trin 170. I dette trin 170 udlæses strømværdiinformation for alle segmenter x (=1 til N) oplagret i RAM 32 for at frembringe et strømmønster svarende til en omdrejning 10 (delt i N-segmenter) for hovedakslen 4, for derved at styre hovedakslens 4 rotationshastighed. I et trin 180, som følger efter trinnet 170, drives basisorganet 35 under styring af styreorganet 34 på basis af det således frembragte strømmønster for derved at styre motorelemen-15 tets 20 elektromagnetiske moment. I dette trin 180 frembringes således drivsignalet, som driver basisdrivorganet 35. Så forøges k til k -* k + 1, og programmet vender tilbage til trin 110 for at gentagne samme rute.

20 I rutediagrammet i fig. 5 detekteres information om rotationshastighedsændringer i den foregående omdrejning for hovedakslen 4 før nærværende anvendes til at beregne strømværdierne, som skal tilføres til motorelementet 20 for derved at regulere hovedakslens 4 rotationshastighed.

25 I en ændret udførelsesform, som er vist i fig. 6, detekteres information om rotationshastighedsændringer i flere af hovedakslens 4 tidligere omdrejninger, før nærværende oplagres og statistisk behandles for derved at bestemme størrelserne af motorstrøm på basis af de statistiske 30 data, således at hovedakslens 4 rotationshastighed derved reguleres. I rutediagrammet i fig. 6 afviger styreforløbet fra trinnet 170 til trinnet 180 fra det i fig. 5 viste, og de øvrige trin er de samme som i fig. 5. Derfor vil kun afvigelsen blive beskrevet i forbindelse med fig.

35 6. I trinnet 170 i fig. 6 frembringes et strømmønster svarende til en omdrejning for hovedakslen 4 ved tiden k^. og oplagres i RAM 32. Så bedømmes i et trin 171 om y er » DK 170597 B1

IX

større eller mindre end m. Når resultatet af bedømmelsen viser, at y < m, forøges k til k -♦ k + 1, programmet vender tilbage til trinnet 110 for derved at frembringe et strømmønster svarende til en omdrejning af hovedakslen 4 5 ved tiden k + 1. Hvis resultatet af bedømmelsen i trin 171 på den anden side viser, at y ^ m, frembringer styreorganet 34 et drivsignal, som driver basisdrivorganet 35. Successive strømmønstre frembragt i trinnet 170 syntetiseres i CPU'en 31, og dette syntetiserede strømmønster 10 oplagres i RAM 32. Det syntetiserede strømmønster oplagret i RAM 32 tilføres kontinuerligt til styreorganet 34, således at styreorganet 34, når det påvirkes af et aktiveringssignal tilført som resultat af bedømmelse foretaget i trinnet 171, driver basisdrivorganet 35 på basis af 15 det syntetiserede strømstyremønster.

I overensstemmelse med ovenstående måde til udjævning kan støj, som kan forekomme som følge af utilsigtet variation af hovedakslens 4 rotationshastighed, fjernes eftersom 20 rotationshastighedsvariationer af hovedakslen 4 opstår periodisk. Derfor kan rotationshastigheden for hovedakslen 4 styres med større pålidelighed.

Som middel til statistisk behandling til frembringelse af 25 det i trinnet 172 viste syntetiserede strømmønster, kan en metode anvendes, ved hvilken rotationshastighedsændringer, som blev detekteret i flere tidligere omdrejninger (m-omdrejninger) for hver af de N-delte vinkelpositioner for hovedakslens rotation ganske enkelt udjævnes, 30 og sådanne udjævnede værdier anvendes til at danne strømmønstret. I et sådant tilfælde er udglatning af strøm-mønstersignalet med et lavpasfilter i stand til at fjerne høj frekvente støj komposanter.

35 I trinnet 170, som er vist i fig. 5, dannes strømmønstret svarende til en omdrejning af hovedakslen 4 ved at detektere hastighedsfejlen Δν i hver af N-segmenterne. En så- 12 DK 170597 B1 dan måde til strømmønsterdannelse kan imidlertid opsamle yderst store, midlertidige variationer, som kan bidrage til ydre faktorer. Effektive midler til at forhindre opsamling af sådanne variationer er vist i fig. 7. I fig. 7 5 er tilvejebragt en tærskelværdi I *, og variationer, som overstiger denne tærskelværdi I * ses bort fra i udjæv-ningstrinnet for derved at nedsætte en ugunstig effekt som følge af forstyrrelse til et minimum. Med henvisning til fig. 7 efterfølges trinnet 170 til at danne strømmøn-10 stret ved tiden k af et trin 175, i hvilket det bedømmes, hvorvidt I fe I *. Når resultatet af bedømmelsen i trinnet 170 er JA, betragtes I til at være I = I *, og strøm-mønstret korrigeres ved at se bort fra variationer, som overstiger I » I *. Så aktiveres styreorganet 34 for at 15 drive basisdrivorganet 35 på basis af det korrigerede strømmønster. Hvis resultatet af bedømmelsen på den anden side viser, at I £ I *, bliver strømmønstret frembragt i trinnet 170 ikke korrigeret, og styreorganet 34 aktiveres for at drive basisdrivorganet 35 af dette ikke korrigere-20 de strømmønster. Tærskelværdien I * bestemmes på to må-der. På den ene måde bestemmes tærskelværdien I * i forvejen eksperimentelt. På den anden måde beregnes tærskelværdien I * på basis af I 1 og I hvor gang disse værdier detekteres.

25

Som en anden metode til statistisk behandling i trinnet 172 i fig. 6, bliver en løbende udjævningsmodelmetode som vist i fig. 8 også effektivt anvendt. I overensstemmelse med denne metode tilføres vægtede løbende gennemsnit af 30 rotationshastighedsvariationsdata (indgangsdata) som bliver tilført på en tidsseriel måde, beregnet som vist med følgende udtryk (3): 35 yk · aA-*+l .............. (3) ¥ 13 DK 170597 B1 hvori er en k'te tidseriel indgangsdata (tilført ved et tidsinterval T), yk er en udgangsdata (en statistisk), og er en parameterkoefficient. En sådan metode til statistisk behandling udføres ved anvendelsen af et line-5 ært, ikke recursivt digitalfilter som vist i fig. 9. Digitalfilteret i fig. 9 er sammensat af multiplikatorer 47, enhedstidsforsinkelseselementer 48 og et additionstrin 49 til at frembringe et udgangssignal yk som svar på tilførslen af indgangssignalet xk> 10 I den i fig. 8 viste modifikation efterfølges trinnet 170 til at danne strømmønstret af et trin 175, i hvilket strøminformation i^ opnået umiddelbart før det foreliggende trin blandt de opnåede tidligere afvejes med en 15 vægt a^ for at korrigere strømmønstret. Sådanne korrigerede strømmønstre syntetiseres så i et trin 176, og styreorganet 34 aktiveres for at drive basisdrivorganet 35 på basis af det syntetiserede strømmønster.

20 Det er en bemærkelsesværdig kendsgerning, at der ikke er nogle effektive metoder til at detektere momentændringer i den roterende side, undtagen metoden til at opnå information om rotationshastighedsændringer for hovedakslen 4.

I den førnævnte udførelsesform anvendes mellemrumsføleren 25 23 som et middel til at detektere rotationshastighedsænd ringer for hovedakslen 4 og frembringe rotationshastighedsimpulser til at tages i betragtning.

Imidlertid kan et føler-løst arrangement, som ikke kræver 30 tilvejebringelse af en sådan føler i kompressoren, anvendes til at opnå informationen om rotationshastighedsændringer. Det vil sige det er kendt fra Flemings regel, at en modelektromotorisk kraft induceres i en retning modsat strømretningen, når strømmen forløber gennem hver 35 af lederne i en jævnstrømsmotor, og dens størrelse er proportional med motorens rotationshastighed. Således kan information om rotationshastighedsændringer for det rote- 14 DK 170597 B1 rende system opnås ved at detektere ændringer i strømmen som følge af ændringer i den modelektromotoriske kraft forårsaget af rotationshastighedsændringer.

5 Fig. 10 viser den generelle struktur af en anden udførelsesform for det momentstyrende apparat, i hvilket en børsteløs jævnstrømsmotor anvendes som motorelementet.

I fig. 10 er en AC-effektforsyning 50 tilsluttet gennem 10 et ensretterkredsløb 51 og en udglatningskondensator 52 til en inverter (vekselretter) 62 for at tilføre en jævnspænding til Inverteren 62.

Denne inverter 62 er af en 120° ledetype sammensat af 15 transistorer TR^ til TRg og tilbagekoblingsdioder til Dg. I inverteren bliver 120° ledningsperioden for transistorerne TR^ til TR^ tilsluttet til den positive side af kondensatoren 52, over hvilken jævnspændingen fremkommer, impulsbreddemoduleret, således at disse transistorer 20 virker som en chopper til at styre vekseludgangsspændingen fra inverteren 62.

En modstand R1 med en lav modstand er tilsluttet mellem de fælles emitterterminaler for transistorerne TR^ til 25 TRg og fælles anodeterminaler for dioderne D4 til Dg.

En kompressordel, som er generel betegnet med henvisningstallet 70, indeholder en synkronmotor 70-1 der i sit feltsystem har en topolet permanent magnet fra en børste-30 løs jævnstrømsmotor, og et kompressionselement 70-2, som er belastningen for synkronmotoren 70-1.

Ankerstrømmen IL, som forløber gennem ankerviklingerne i synkronmotoren 70-1, forløber også gennem modstanden R^ 35 og, ved at detektere spændingsfaldet over modstanden R^, kan ankerstrømmen TL detekteres. * # 15 DK 170597 B1

Et reguleringskredsløb, som regulerer udgangsmomentet fra synkronmotoren 70-1, indeholder en mikrodatamat 53, et pol-positionsdetekterende kredsløb 54, som detekterer polpositionerne for synkronmotorens 70-1 rotor, et 5 momentstyreorgan 80, som styrer synkronmotorens 70-1 udgangsmoment, et basisdrivorgan 55, som driver basis for transistorerne TR^ til TRg, et hastighedskommandokredsløb 56, som tilfører mikrodatamaten 53 et signal, som beordrer en ønsket rotationshastighed, en elektromagnetisk 10 pickup 72, som detektorer variationer af rotationshastigheden for kompressordelens 70 hovedaksel, og et bølgeformningskredsløb 74, som danner bølgeformen for udgangssignalet fra pickup'en 72.

15 Som angivet i JP-A-52-80415, er polpositionsdetekteringskredsløbet 54 et kredsløb, hvortil terminalspændinger V ,

Vg og fra synkronmotorens 70-1 ankerviklinger tilføres gennem et filterkredsløb, og som frembringer et positionssignal 65, som er udtryk for den detekterede vinkel-20 position af synkronmotorens 70-1 rotor.

Mikrodatamaten 53 indeholder en CPU 53a, en ROM 53b, og en RAM 53c og en interface 53d, som er forbundet med en adressebus, en databus og en styrebus (ikke vist). ROM'en 25 53b styrer et styreprogram, som kræves til at drive synkronmotoren 70-1 på basis af data opnået i en tidligere omdrejning for kompressorhovedakslen eller statistisk behandlede data.

30 På den anden side bliver data om hastighedsfejl detekte-ret i en tidligere omdrejning for kompressorens hovedaksel for N-sektioner af akselomdrejning eller statistisk behandlede data for hastighedsfejl detekteret i flere tidligere omdrejninger for hovedakslen skrevet i RAM'en 35 53c.

16 DK 170597 B1 På basis af informationen om rotationshastighedsændringer for kompressorens hovedaksel, frembringes et strømmønster svarende til en omdrejning for kompressorens hovedaksel eller et udjævnet strømmønster svarende til flere omdrej-5 ninger af kompressorens hovedaksel, og momentstyreorganet 80 styrer ankerstrøm ved anvendelse af et sådant strømmønster .

I den børsteløse jævnstrømsmotor er strømmen gennem 10 ankerviklingerne proportionalt med motorens drejningsmoment. Ved derfor at styre motorens ankerstrøm, kan dens drej ningsmoment styres.

Fig. 11 viser den detaljerede struktur af momentstyre-15 organet 80. Som vist i fig. 11 indeholder styreorganet 80 en D/A-konverter 80b, som virker som et strømkommando-kredsløb, idet en forstærker 80c virker som et strømdetekteringskredsløb og en komparator 80d virker som et sammenligningskredsløb med en hysteresekarakteristik.

20

En 8-bit hastighedsfejldata SQ udlæst fra mikrodatamatens 53 RAM 53c konverteres med D/A-konverteren 80b til en analog data, som tilvejebringer en strømkommandoværdi 80a som vist.

25

Ankerstrømmen 1^ detekteret som spændingsfaldet over modstanden R^, forstærkes med forstærkeren 80c for at opnå en detekteret strømværdi VJL, som sammenlignes med strøm-kommandoværdien 80a i komparatoren 80d. Et choppersignal 30 fremkommer ved udgangen af komparatoren 80d til at omskifte transistorerne TR^ til TR^ i inverteren 62.

Det foregående har refereret til måden til at regulere udgangsmomentet for et inverter-drevet motorelement i en 35 lukket rotorkompressor. Imidlertid er opfindelsen på ingen måde begrænset til en sådan specifik anvendelse og er lige så anvendelig ved en hvilken som helst roterende 5 17 DK 170597 B1 maskine, som drives med et motorelement, og i hvilken belastning (absorption) momentet varierer periodisk.

Det er af foregående beskrivelse klart, at variationer af 5 rotationshastigheden ved den roterende system i høj grad kan nedsættes ved anvendelse af opfindelsen på en roterende maskine, som drives af et motorelement, og i hvilken belastningsmomentet varierer periodisk. Med andre ord kan vibrationer fra hele huset på den stationære side i 10 høj grad reduceres, og især opnås vibrationsfri drift ved lav hastighed af den roterende maskine nær resonanspunktet eller i et område under resonanspunktet. Eftersom vibration af den roterende maskine kan reduceres, kan den vibrationssikre struktur desuden i høj grad forenkles.

15 Derfor kan den roterende maskines effektforbrug spares ved at lade den roterende maskine arbejde i et stort område med variable hastigheder og størrelsen af det system, i hvilket den roterende maskine indbygges, kan reduceres .

20 25 30 35

Claims (2)

1. Et momentreguleret roterende apparat, omfattende et elektrisk motorelement (20), et belastningselement (21), 5 der er koblet til motorelementet (20) gennem en roterende aksel (4), som drives af motorelementet (20) og et momentreguleringsapparat (28, 34, 35, 36), som regulerer et elektromagnetisk moment, der er frembragt af motorelementet (20), således at forskellen mellem det elektromagne-10 tiske moment på nævnte motorelement (20), og et belastningsmoment på belastningselementet (21) elimineres, kendetegnet ved, at reguleringsapparatet er indrettet til, for hver omdrejning af den roterende aksel, ved hjælp af rotationsvinkler at inddele denne i 15 flere vinkelsegmenter, og ved at det momentregulerende apparat yderligere indeholder: sensormidler (23, 29) til frembringelse af et antal ændringsværdier af den roterende aksels (4) rotationshastighed, svarende til antallet af vinkelsegmenter gennem i det mindst en tidligere 20 omdrejning af den roterende aksel (4), beregningsmidler (31) for beregning af et antal af reguleringsværdier baseret på antallet af ændringsværdier af rotationshastigheden af den roterende aksel, frembragt ved antallet af vinkelsegmenter, så at hver reguleringsværdi svarer 25 til et vinkel segment, og reguleringsmidler (34, 35) for tilvejebringelse af antallet af reguleringsværdier til motorelementet (20) ved efterfølgende omdrejning af den roterende aksel (4), for at slette forskellen mellem det elektromagnetiske moment og belastningsmomentet, ved hver 30 vinkelsegment.

2. Et momentreguleret roterende apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at antallet af ændringsværdi-er af rotationshastigheden af rotationsakslen ved de man- 35 ge vinkelsegmenter er opnået gennem antallet af den roterende aksels forudgående omdrejninger. S