RU146835U1 - MAGNETIC FLOW COMPUTOR - Google Patents
MAGNETIC FLOW COMPUTOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU146835U1 RU146835U1 RU2014124427/08U RU2014124427U RU146835U1 RU 146835 U1 RU146835 U1 RU 146835U1 RU 2014124427/08 U RU2014124427/08 U RU 2014124427/08U RU 2014124427 U RU2014124427 U RU 2014124427U RU 146835 U1 RU146835 U1 RU 146835U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- magnetic flux
- calculator
- adder
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
Вычислитель магнитного потока для радиального магнитного подшипника с шихтованным ротором, содержащий три входа: первый вход, предназначенный для приема сигнала с датчика положения ротора; второй вход, предназначенный для приема сигнала с датчика тока катушки электромагнита статора; третий вход, предназначенный для приема сигнала с датчика напряжения катушки электромагнита статора, а также выход, на котором формируется вычисленный сигнал магнитного потока, первый сумматор с двумя входами, второй сумматор с тремя входами, интегратор, при этом выход второго сумматора подключен к входу интегратора, отличающийся тем, что вычислитель магнитного потока снабжен инвертором, вычислителем заданной функции, дифференциальным фильтром, вход которого связан с первым входом вычислителя магнитного потока или является первым входом вычислителя магнитного потока для приема сигнала с датчика положения ротора, причем выход дифференциального фильтра подключен к входу вычислителя заданной функции, выход которого подключен к входу первого сумматора, имеющего коэффициент передачи k, где k- коэффициент усиления вычислителя магнитного потока, и входу второго сумматора, выполненного с коэффициентом передачи R в отношении сигнала, поступающего с выхода вычислителя заданной функции, где R - сопротивление катушки электромагнита, второй вход первого сумматора связан со вторым входом вычислителя магнитного потока или является вторым входом вычислителя магнитного потока для приема сигнала с датчика тока, выход первого сумматора подключен к входу второго сумматора, при этом второй сумматор выполнен инвертирующим, и его третий вA magnetic flux calculator for a radial magnetic bearing with a burnt rotor, comprising three inputs: a first input for receiving a signal from the rotor position sensor; a second input for receiving a signal from a current sensor of a stator electromagnet coil; the third input, intended for receiving a signal from the voltage sensor of the stator electromagnet coil, as well as the output on which the calculated magnetic flux signal is generated, the first adder with two inputs, the second adder with three inputs, an integrator, while the output of the second adder is connected to the integrator input, characterized in that the magnetic flux calculator is equipped with an inverter, a predetermined function calculator, a differential filter, the input of which is connected to the first input of the magnetic flux calculator or is the first input ohm of the magnetic flux calculator for receiving a signal from the rotor position sensor, and the differential filter output is connected to the input of the predetermined function calculator, the output of which is connected to the input of the first adder having the transfer coefficient k, where k is the gain of the magnetic flux calculator, and the input of the second adder, performed with the transmission coefficient R in relation to the signal coming from the output of the calculator of a given function, where R is the resistance of the electromagnet coil, the second input of the first adder is connected to the second th input magnetic flux calculator or calculator is the second input magnetic flux for receiving a signal from the current sensor, the first adder output is connected to the input of the second adder, the second adder configured inverting, and the third in
Description
Полезная модель относится к вычислительной технике, в которой вычислительные операции выполняются путем изменения электрических величин с использованием операционных усилителей, производящих операции сложения, умножения и интегрирования, и на выходе формируется сигнал магнитного потока, предназначенный для подачи, в частности, в систему управления радиальным магнитным подшипником с шихтованным ротором.The invention relates to computer technology, in which computing operations are performed by changing electrical quantities using operational amplifiers that perform addition, multiplication and integration, and a magnetic flux signal is generated at the output, which is intended, in particular, for supplying a radial magnetic bearing control system with a lined rotor.
Известен вычислитель магнитного потока с двумя операционными усилителями, выход которого подключен к входу пропорционально-интегрального регулятора системы управления, описанный в патенте на полезную модель «Электропривод с синхронным двигателем» (патент РФ №553948, H02P 5/34, опубликованном 05.04.77 г., бюл. 13). Вычислитель содержит два устройства поворота вектора, дифференциальные усилители, блоки умножения, суммирующий усилитель, регулируемый резистор, пороговый диод, регулируемый делитель напряжения, резисторы с величиной сопротивления R2d, R2g; R1g R1d, конденсаторы с емкостями Cd и Cg, устройство поворота вектора, выходы гармонических функций sinβ и cosβ, вход тока возбуждения обмотки ротора, входы для двухфазных истинных токов статора двигателя, входы гармонических функций sinβ и cosβ. При этом один из выходов упомянутого вычислителя формирует величину магнитного потока, который подается на вход регулятора магнитного потока электропривода с синхронным двигателем.A known magnetic flux calculator with two operational amplifiers, the output of which is connected to the input of the proportional-integral controller of the control system, is described in the patent for the utility model "Electric drive with a synchronous motor" (RF patent No. 553948, H02P 5/34, published 05.04.77, , bull. 13). The calculator contains two vector rotation devices, differential amplifiers, multiplication units, a summing amplifier, an adjustable resistor, a threshold diode, an adjustable voltage divider, resistors with a resistance value of R2d, R2g; R1g R1d, capacitors with capacitances Cd and Cg, vector rotation device, harmonic function outputs sinβ and cosβ, rotor winding excitation current input, inputs for two-phase true stator currents of the motor, harmonic function inputs sinβ and cosβ. In this case, one of the outputs of the aforementioned calculator generates the magnitude of the magnetic flux, which is fed to the input of the magnetic flux regulator of an electric drive with a synchronous motor.
Недостатком указанного вычислителя магнитного потока является невозможность его применения для вычисления магнитного потока в магнитных подшипниках с ротором, отклоняющимся от своего центрального положения, в частности, в радиальных магнитных подшипниках с шихтованным ротором.The disadvantage of this magnetic flux calculator is the impossibility of its application for calculating the magnetic flux in magnetic bearings with a rotor deviating from its central position, in particular in radial magnetic bearings with a lined rotor.
Известно устройство для коррекции смещения магнитного потока для вращающейся электрической машины, описанное в заявке RU 2011138033 (заявка RU №2011138033, 15.09.2011, конвенционный приоритет 16.09.2010 EP 10176976.8, H02P 21/00, опубликованная 20.03.2013, бюл. №8). Для выполнения способа заявлено устройство, которое содержит программный элемент для расчета магнитного потока во вращающейся электрической машине. Данный элемент рассчитывает магнитный поток.A device for correcting the displacement of the magnetic flux for a rotating electric machine is described in the application RU 2011138033 (application RU No. 2011118033, 09/15/2011, convention priority 16.09.2010 EP 10176976.8, H02P 21/00, published on 03.20.2013, bull. No. 8) . To perform the method, a device is claimed that contains a program element for calculating a magnetic flux in a rotating electric machine. This element calculates the magnetic flux.
Недостатком данного элемента является его программная реализация на контроллере и, как следствие, необходимость применения программного обеспечения и наличия компьютерного оборудования.The disadvantage of this element is its software implementation on the controller and, as a consequence, the need to use software and the availability of computer equipment.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа заявленной полезной модели, является наблюдатель (вычислитель) магнитного потока, математическая модель которого с учетом влияния полей рассеяния и ее структура приведены в статье «Управление электромагнитными подшипниками с обратной связью по магнитному потоку» (Верещагин В.П., Клабуков В.А., Рогоза А.В. Управление электромагнитными подшипниками с обратной связью по магнитному потоку // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. - М. Т-131. №6. 2012, с. 3-4, рис. 4).The closest analogue selected as a prototype of the claimed utility model is an observer (calculator) of magnetic flux, the mathematical model of which, taking into account the influence of scattering fields and its structure, is given in the article “Control of electromagnetic bearings with magnetic flux feedback” (V. Vereshchagin ., Klabukov V.A., Rogoza A.V. Control of electromagnetic bearings with magnetic flux feedback // Problems of Electromechanics. Proceedings of VNIIEM. - M. T-131. No. 6. 2012, p. 3-4, fig. four).
Указанный наблюдатель (вычислитель) магнитного потока может быть применен для радиального магнитного подшипника с шихтованным ротором и в соответствии со схемой, приведенной в указанной статье, содержит три входа для приема входных сигналов: с датчиков тока (I) и напряжения (U) электромагнита статора; с датчика положения ротора (y), а также содержит выход, на котором формируется вычисленный сигнал магнитного потока, при этом на каждом из входов установлен усилитель с соответствующим коэффициентом: 1/Im0, 1/Um0 и 1/a, переводящий абсолютные значения входных сигналов (I), (U) и (y) в соответствующие относительные (I′), (U′) и (y′). Кроме того, наблюдатель (вычислитель) магнитного потока содержит первый сумматор с двумя входами, на входы которого поступают сигналы I′ и , а на выходе формируется сигнал , второй сумматор с тремя входами, на входы которого поступают сигналы с усилителей с коэффициентами передачи 1/L0, R/L0 и Um0/ψm, интегратор, умножитель входных сигналов, третий сумматор с двумя входами, на входы которого поступают сигналы и , а на выходе формируется сигнал , усилитель, переводящий относительное значение сигнала магнитного потока в абсолютное, с коэффициентом передачи у/т определенным по формуле:The indicated observer (calculator) of the magnetic flux can be used for a radial magnetic bearing with a lined rotor and, in accordance with the circuit shown in this article, contains three inputs for receiving input signals: from current sensors (I) and voltage (U) of the stator electromagnet; from the rotor position sensor (y), and also contains an output on which the calculated magnetic flux signal is generated, and at each of the inputs an amplifier is installed with the corresponding coefficient: 1 / Im 0 , 1 / U m0 and 1 / a , which translates the absolute values input signals (I), (U) and (y) to the corresponding relative (I ′), (U ′) and (y ′). In addition, the observer (transmitter) of the magnetic flux contains a first adder with two inputs, the inputs of which receive signals I ′ and , and a signal is generated at the output , a second adder with three inputs, to the inputs of which there are signals from amplifiers with transmission coefficients 1 / L 0 , R / L 0 and U m0 / ψ m , an integrator, an input signal multiplier, a third adder with two inputs, to the inputs of which signals and , and a signal is generated at the output , an amplifier that converts the relative value of the magnetic flux signal to absolute, with the transmission coefficient y / t determined by the formula:
, ,
где: a - зазор между статором и ротором при центральном положении ротора;where: a is the gap between the stator and the rotor with the central position of the rotor;
L0 - индуктивность электромагнита статора при центральном положении ротора;L 0 - inductance of the stator electromagnet at the central position of the rotor;
Fm - максимальное тяговое усилие электромагнита статора.F m - the maximum traction force of the stator electromagnet.
Вход первого сумматора соединен с выходом усилителя, переводящего абсолютное значение входного сигнала с датчика тока (I) в относительное (I′) второй вход первого сумматора подключен к выходу третьего сумматора с двумя входами, выход первого сумматора через последовательно соединенные усилители с коэффициентами передачи kobs и 1/L0 связан с входом второго сумматора с тремя входами; третий вход второго сумматора подключен к выходу усилителя с коэффициентом передачи Um0/ψm, вход которого подключен к выходу усилителя с коэффициентом передачи 1/Um0, переводящего абсолютное значение входного сигнала с датчика напряжения (U) в относительное (U′). Выход третьего сумматора с двумя входами связан через звено обнуления ошибки интегратора с передаточной функцией (T1s+1)/(τs+1) и усилитель с коэффициентом передачи R/L0 со вторым входом сумматора, при этом поступивший на второй вход сумматора сигнал умножается на коэффициент -1. Выход усилителя с коэффициентом 1/a, переводящего абсолютное значение поступившего на вход наблюдателя (вычислителя) сигнала с датчика положения ротора (y) в относительное (y′), подключен к входу умножителя входных сигналов, выход которого подключен к отрицательному входу третьего сумматора с двумя входами. Выход второго сумматора с тремя входами подключен к интегратору, на выходе которого формируется сигнал относительного значения магнитного потока , подаваемый на вход третьего сумматора с двумя входами, на вход умножителя входных сигналов и на вход усилителя с коэффициентом передачи ψm, переводящим относительное значение сигнала магнитного потока в абсолютное ψobs. На выходе усилителя с коэффициентом передачи ψm формируется вычисленный выходной сигнал наблюдателя (вычислителя) магнитного потока.The input of the first adder is connected to the output of the amplifier, which translates the absolute value of the input signal from the current sensor (I) into relative (I ′), the second input of the first adder is connected to the output of the third adder with two inputs, the output of the first adder through series-connected amplifiers with transmission coefficients k obs and 1 / L 0 is connected to the input of the second adder with three inputs; the third input of the second adder is connected to the output of the amplifier with a transmission coefficient U m0 / ψ m , the input of which is connected to the output of an amplifier with a transmission coefficient 1 / U m0 , which translates the absolute value of the input signal from the voltage sensor (U) to relative (U ′). The output of the third adder with two inputs is connected via the integrator error reset link with the transfer function (T 1 s + 1) / (τs + 1) and an amplifier with a transmission coefficient R / L 0 with the second adder input, while the signal received at the second adder input multiplied by a factor of -1. The output of the amplifier with a factor of 1 / a , which translates the absolute value of the signal received from the rotor position sensor (y) to the relative (y ′) received at the input of the observer (calculator), is connected to the input of the input signal multiplier, the output of which is connected to the negative input of the third adder with two entrances. The output of the second adder with three inputs is connected to an integrator, the output of which is the signal of the relative value of the magnetic flux supplied to the input of the third adder with two inputs, to the input of the multiplier of the input signals and to the input of the amplifier with a transmission coefficient ψ m that translates the relative value of the magnetic flux signal in absolute ψ obs . At the amplifier output with a transmission coefficient ψ m , the calculated output signal of the observer (computer) of the magnetic flux is generated.
Недостатками такого вычислителя магнитного потока для радиального магнитного подшипника с шихтованным ротором является сложная структурная схема, содержащая блок обнуления ошибки интегратора и множество усилителей, требующая реализации вычислителя на контроллере и, как следствие, применение программного обеспечения и наличия компьютерного оборудования.The disadvantages of such a magnetic flux calculator for a radial magnetic bearing with a lined rotor are a complex block diagram containing an integrator error clearing unit and many amplifiers, requiring the implementation of the calculator on the controller and, as a result, the use of software and the availability of computer equipment.
Задача, на которую направлена полезная модель, является снижение стоимости изготовления вычислителя магнитного потока путем аппаратной реализации устройства.The task to which the utility model is directed is to reduce the cost of manufacturing a magnetic flux computer by hardware implementation of the device.
Техническим результатом заявленной полезной модели является аппаратная реализация вычислителя магнитного потока для радиального магнитного подшипника с шихтованным ротором в виде набора стандартных общеизвестных устройств при сохранении на выходе сигнала с высокой степенью точности за счет упрощения схемы вычислителя путем исключения блока обнуления ошибки интегратора и элементов, переводящих абсолютные значения входных сигналов в относительные, а также за счет введения новых элементов и связей.The technical result of the claimed utility model is a hardware implementation of a magnetic flux calculator for a radial magnetic bearing with a rotor in the form of a set of standard well-known devices while maintaining the signal output with a high degree of accuracy due to the simplification of the calculator circuit by eliminating the integrator error reset block and elements that translate absolute values input signals in relative, as well as through the introduction of new elements and relationships.
Технический результат полезной модели достигается тем, что в вычислителе магнитного потока для радиального магнитного подшипника с шихтованным ротором, содержащем три входа: первый вход, предназначенный для приема сигнала с датчика положения ротора; второй вход, предназначенный для приема сигнала с датчика тока катушки электромагнита статора; третий вход, предназначенный для приема сигнала с датчика напряжения катушки электромагнита статора, а также выход, на котором формируется вычисленный сигнал магнитного потока, первый сумматор с двумя входами, второй сумматор с тремя входами, интегратор, при этом выход второго сумматора подключен к входу интегратора, согласно полезной модели, вычислитель магнитного потока снабжен инвертором, вычислителем заданной функции, дифференциальным фильтром, вход которого связан с первым входом вычислителя магнитного потока или является первым входом вычислителя магнитного потока для приема сигнала с датчика положения ротора, причем выход дифференциального фильтра подключен к входу вычислителя заданной функции, выход которого подключен к входу первого сумматора, имеющего коэффициент передачи kobs, где kobs - коэффициент усиления вычислителя магнитного потока, и входу второго сумматора, выполненного с коэффициентом передачи R в отношении сигнала, поступающего с выхода вычислителя заданной функции, где R - сопротивление катушки электромагнита, второй вход первого сумматора связан со вторым входом вычислителя магнитного потока или является вторым входом вычислителя магнитного потока для приема сигнала с датчика тока, выход первого сумматора подключен к входу второго сумматора, при этом второй сумматор выполнен инвертирующим и его третий вход связан с третьим входом вычислителя магнитного потока или является третьим входом вычислителя магнитного потока для приема сигнала с датчика напряжения, причем интегратор выполнен с коэффициентом трансформации - ψm, выход интегратора, предназначенный для формирования вычисленного сигнала магнитного потока, связан с выходом вычислителя магнитного потока или является выходом вычислителя магнитного потока, при этом к выходу интегратора подключен вход инвертора, выход которого подключен к входу вычислителя заданной функции, реализующего функцию , гдеThe technical result of the utility model is achieved by the fact that in the magnetic flux calculator for a radial magnetic bearing with a lined rotor containing three inputs: the first input, designed to receive a signal from the rotor position sensor; a second input for receiving a signal from a current sensor of a stator electromagnet coil; the third input, intended for receiving a signal from the voltage sensor of the stator electromagnet coil, as well as the output on which the calculated magnetic flux signal is generated, the first adder with two inputs, the second adder with three inputs, an integrator, while the output of the second adder is connected to the integrator input, according to a utility model, the magnetic flux calculator is equipped with an inverter, a predetermined function calculator, a differential filter, the input of which is connected to the first input of the magnetic flux calculator or is the first the input of the magnetic flux calculator for receiving a signal from the rotor position sensor, and the differential filter output is connected to the input of the predetermined function calculator, the output of which is connected to the input of the first adder having the transmission coefficient k obs , where k obs is the gain of the magnetic flux calculator, and the input of the second the adder, made with the transfer coefficient R in relation to the signal coming from the output of the calculator of the given function, where R is the resistance of the electromagnet coil, the second input of the first adder connection n with the second input of the magnetic flux calculator or is the second input of the magnetic flux calculator for receiving a signal from the current sensor, the output of the first adder is connected to the input of the second adder, while the second adder is inverting and its third input is connected to the third input of the magnetic flux calculator or is the third input calculator for receiving the magnetic flux from the voltage sensor signal, wherein the integrator is adapted transformation ratio - ψ m, the integrator output for generating a numerical magnetic flux signal associated with the output of the calculator or the magnetic flux is the magnetic flux output of the calculator, the output of the integrator is connected to the input of the inverter, whose output is connected to the input of calculating a predetermined function that implements the function where
y - отклонение ротора от центрального положения;y is the deviation of the rotor from its central position;
a - зазор между статором и ротором при центральном положении ротора; a - the gap between the stator and the rotor with the central position of the rotor;
ψobs - магнитный поток электромагнита, вычисленный вычислителем магнитного потока;ψ obs is the magnetic flux of the electromagnet calculated by the magnetic flux calculator;
L0 - индуктивность катушки электромагнита статора при центральном положении ротора.L 0 - inductance of the stator electromagnet coil at the central position of the rotor.
Снабжение вычислителя магнитного потока инвертором и вычислителем заданной функции и исключение звена обнуления ошибки интегратора позволило заменить ряд элементов, требующих программного обеспечения, на элементы, реализованные аппаратно в виде общеизвестных микросхем, резисторов, конденсаторов, что значительно упростило аппаратную реализацию при сохранении качества сигнала.The supply of the magnetic flux calculator with the inverter and the calculator of the given function and the elimination of the integrator error reset link made it possible to replace a number of elements requiring software with elements implemented in hardware in the form of well-known microcircuits, resistors, capacitors, which greatly simplified the hardware implementation while maintaining the signal quality.
Наличие дифференциального фильтра, вход которого связан с входом вычислителя магнитного потока или является первым входом вычислителя магнитного потока для приема сигнала с датчика положения ротора, и подключение выхода дифференциального фильтра к входу вычислителя заданной функции позволило получить на входе в вычислитель заданной функции чистый сигнал, исключив помехи, наведенные в сигнале, поступившем с датчика положения ротора, вследствие наличия протяженных связей между вычислителем магнитного потока, предназначенным для установки в шкафу управления подшипником, и датчиком положения ротора, устанавливаемым вблизи ротора.The presence of a differential filter, the input of which is connected to the input of the magnetic flux calculator or is the first input of the magnetic flux calculator for receiving a signal from the rotor position sensor, and connecting the differential filter output to the input of the calculator of a given function made it possible to obtain a clean signal at the input of the calculator of a given function, eliminating interference induced in the signal received from the rotor position sensor due to the presence of extended connections between the magnetic flux calculator intended for installation new to the bearing control cabinet and rotor position sensor mounted near the rotor.
Кроме того, снабжение вычислителя магнитного потока вычислителем, реализующим функцию , и подключение его выхода к входу первого сумматора и входу второго сумматора, выполненного с коэффициентом передачи R в отношении сигнала, поступающего с выхода вычислителя заданной функции, позволило подключить напрямую выход первого сумматора к входу второго сумматора, тем самым исключить дополнительные элементы.In addition, the supply of the magnetic flux computer with a computer that implements the function , and the connection of its output to the input of the first adder and the input of the second adder, made with a transfer coefficient R with respect to the signal coming from the output of the calculator of a given function, made it possible to directly connect the output of the first adder to the input of the second adder, thereby eliminating additional elements.
Выполнение второго сумматора инвертирующим, третий вход которого связан с третьим входом вычислителя магнитного потока или является третьим входом вычислителя магнитного потока для приема сигнала с датчика напряжения, упростило выполнение реализации операции суммирования и позволило произвести аппаратную реализацию вычислителя магнитного потока.The execution of the second adder is inverting, the third input of which is connected to the third input of the magnetic flux calculator or is the third input of the magnetic flux calculator for receiving a signal from the voltage sensor, simplified the implementation of the summation operation and allowed the hardware implementation of the magnetic flux calculator to be implemented.
Выполнение интегратора с коэффициентом трансформации -ψm, позволило упростить (сделать более доступной) аппаратную реализацию операции интегрирования, связать выход интегратора с выходом вычислителя магнитного потока или выполнить в виде выхода вычислителя магнитного потока без включения дополнительного усилителя с коэффициентом ψm.The implementation of an integrator with a transformation coefficient of -ψ m allowed us to simplify (make more accessible) the hardware implementation of the integration operation, to connect the output of the integrator with the output of a magnetic flux calculator, or to execute it as an output of a magnetic flux calculator without turning on an additional amplifier with a coefficient ψ m .
Снабжение вычислителя магнитного потока инвертором, вход которого подключен к выходу интегратора, а выход инвертора подключен к входу вычислителя функции, позволило упростить выполнение операций, выполняемых вычислителем заданной функции, таким образом, что их стало возможно выполнить аппаратно.The supply of the magnetic flux calculator with an inverter, the input of which is connected to the integrator output, and the inverter output is connected to the input of the function calculator, made it possible to simplify the operations performed by the calculator of a given function, so that it became possible to perform them in hardware.
Система уравнений, которая используется для вычисления магнитного потока, имеет вид:The system of equations that is used to calculate the magnetic flux has the form:
гдеWhere
- скорость магнитного потока электромагнита статора, полученная вычислителем магнитного потока; - the speed of the magnetic flux of the stator electromagnet obtained by the magnetic flux calculator;
U - напряжение на электромагните;U is the voltage on the electromagnet;
R - сопротивление катушки электромагнита;R is the resistance of the coil of the electromagnet;
Iobs - ток, протекающий в электромагните, полученный вычислителем магнитного потока;I obs is the current flowing in the electromagnet obtained by the magnetic flux calculator;
- скорость тока, протекающего в электромагните, полученная вычислителем магнитного потока; - the speed of the current flowing in the electromagnet obtained by the magnetic flux calculator;
L1 - индуктивность рассеяния электромагнита;L 1 is the scattering inductance of the electromagnet;
kobs - коэффициент усиления вычислителя магнитного потока;k obs is the gain of the magnetic flux calculator;
I - ток, протекающий в электромагните, полученный датчиком тока;I is the current flowing in the electromagnet received by the current sensor;
ψpbs - магнитный поток электромагнита, вычисленный вычислителем магнитного потока;ψ pbs is the magnetic flux of the electromagnet calculated by the magnetic flux calculator;
L0 - индуктивность электромагнита при центральном положении ротора магнитного подшипника;L 0 is the inductance of the electromagnet at the central position of the rotor of the magnetic bearing;
y - отклонение ротора от центрального положения;y is the deviation of the rotor from its central position;
a - зазор между статором и ротором при центральном положении ротора. a - the gap between the stator and the rotor with the central position of the rotor.
Вследствие того, что поля рассеяния при использовании шихтованного ротора малы, и индуктивностью рассеяния можно пренебречь, то с целью упрощения аппаратной реализации система дифференциальных уравнений имеет вид:Due to the fact that the scattering fields when using a charged rotor are small, and the scattering inductance can be neglected, in order to simplify the hardware implementation, the system of differential equations has the form:
Выражая Iobs из второго уравнения системы (2) имеем:Expressing I obs from the second equation of system (2) we have:
Подставляя в первое уравнение системы (2) вместо Iobs правую часть формулы (3) получаем формулу:Substituting the right side of formula (3) instead of I obs in the first equation of system (2), we obtain the formula:
После интегрирования формулы (4) получаем уравнение вычислителя магнитного потока:After integrating formula (4), we obtain the equation of the magnetic flux calculator:
Заявленная полезная модель вычислителя магнитного потока для радиального магнитного подшипника с шихтованным ротором позволяет реализовать уравнение (5) аппаратно.The claimed utility model of a magnetic flux calculator for a radial magnetic bearing with a rotor in charge allows the implementation of equation (5) in hardware.
На фигуре представлена функциональная схема вычислителя магнитного потока для радиального магнитного подшипника с шихтованным ротором.The figure shows a functional diagram of a magnetic flux calculator for a radial magnetic bearing with a lined rotor.
Вычислитель магнитного потока для радиального магнитного подшипника с шихтованным ротором включает три входа: вход 1, предназначенный для приема сигнала с датчика положения ротора (на схеме не показан); вход 2, предназначенный для приема сигнала с датчика тока электромагнита статора (на схеме не показаны); вход 3, предназначенный для приема сигнала с датчика напряжения электромагнита (на схеме не показан), а также выход 4, на котором формируется сигнал магнитного потока, дифференциальный фильтр 5, вычислитель 6 заданной функции, первый сумматор 7 с двумя входами, имеющий коэффициент передачи kobs, второй инвертирующий сумматор 8 с тремя входами, инвертирующий интегратор 9 с коэффициентом трансформации -ψm, инвертор 10.The magnetic flux calculator for a radial magnetic bearing with a charged rotor includes three inputs: input 1, intended for receiving a signal from the rotor position sensor (not shown in the diagram); input 2, intended for receiving a signal from a current sensor of a stator electromagnet (not shown in the diagram); input 3, intended for receiving a signal from an electromagnet voltage sensor (not shown in the diagram), as well as output 4, on which a magnetic flux signal is generated, a
Вычислитель магнитного потока может быть выполнен с входами 1, 2, 3, которые являются соответственно входом дифференциального фильтра 5, входом первого сумматора 7, входом второго сумматора 8. Выход 4 в этом случае является выходом интегратора 9.The magnetic flux calculator can be made with inputs 1, 2, 3, which are respectively the input of the
Вычислитель 6 заданной функции реализует функцию , гдеThe
y - отклонение ротора от центрального положения;y is the deviation of the rotor from its central position;
a - зазор между статором и ротором при центральном положении ротора; a - the gap between the stator and the rotor with the central position of the rotor;
ψobs - магнитный поток электромагнита, вычисленный вычислителем магнитного потока;ψ obs is the magnetic flux of the electromagnet calculated by the magnetic flux calculator;
L0 - индуктивность катушки электромагнита статора при центральном положении ротора.L 0 - inductance of the stator electromagnet coil at the central position of the rotor.
Второй сумматор 8 с тремя входами выполнен инвертирующим с коэффициентом передачи R, в отношении сигнала, поступающего с выхода вычислителя 6 заданной функции.The
Вход дифференциального фильтра 5 связан с входом 1 вычислителя магнитного потока или является входом 1 вычислителя магнитного потока для приема сигнала y/a с датчика положения ротора. Выход дифференциального фильтра 5 подключен к входу вычислителя 6 заданной функции. Выход вычислителя 6 заданной функции подключен к входу первого сумматора 7 и входу второго сумматора 8.The input of the
Второй вход первого сумматора 7 связан с входом 2 вычислителя магнитного потока или является входом 2 вычислителя магнитного потока для приема сигнала (I′) с датчика тока. Выход первого сумматора 7 подключен к входу второго инвертирующего сумматора 8 с тремя входами, выход которого подключен к входу инвертирующего интегратора 9.The second input of the first adder 7 is connected to the input 2 of the magnetic flux calculator or is the input 2 of the magnetic flux calculator for receiving a signal (I ′) from the current sensor. The output of the first adder 7 is connected to the input of the
Третий вход второго сумматора 8 связан с входом 3 вычислителя магнитного потока или является входом 3 вычислителя магнитного потока для приема сигнала (U) с датчика напряжения.The third input of the
Выход интегратора 9 связан с выходом 4 вычислителя магнитного потока или является выходом 4 вычислителя магнитного потока, при этом к выходу интегратора 9 подключен вход инвертора 10, выход которого подключен к входу вычислителя 6 заданной функции.The output of the
Дифференциальный фильтр 5, может быть реализован на базе микросхемы AD620ARZ.
Вычислитель 6 заданной функции может быть реализован на базе микросхемы MPU634KU.The
Первый сумматор 7, второй сумматор 8, интегратор 9 и инвертор 10 могут быть реализованы на базе микросхемы AD822ARZ. Для установки необходимых операций (сложения, интегрирования) используются общеизвестные схемы обвязки операционных усилителей. Коэффициенты (R, L0, kobs, ψm) в этих операциях устанавливаются с помощью резисторов и конденсаторов.The first adder 7, the
Вычислитель магнитного потока для радиального магнитного подшипника с шихтованным ротором работает следующим образом.The magnetic flux calculator for a radial magnetic bearing with a charge rotor operates as follows.
С датчика положения ротора на вход 1, который является входом дифференциального фильтра 5, поступает относительный сигнал положения ротора y/a. На дифференциальном фильтре 5 помехи, наведенные в сигнале y/a вследствие протяженности связей, удаляются, и сигнал у/a поступает на вход вычислителя 6. Также на вход вычислителя 6 поступает отрицательный сигнал магнитного потока -ψobs с инвертора 10. На вычислителе 6 производится функция и формируется соответствующий сигнал, который поступает на вход первого сумматора 7 и вход второго инвертирующего сумматора 8.From the rotor position sensor, input 1, which is the input of the
При этом на второй вход первого сумматора 7, имеющего коэффициент передачи kobs, с входа 2 вычислителя магнитного потока поступает сигнал (I′) с датчика тока электромагнита статора. На первом сумматоре 2 реализуется функция и на выходе формируется соответствующий ей сигнал, который поступает на второй вход второго сумматора 8.In this case, the second input of the first adder 7 having a transmission coefficient k obs receives a signal (I ′) from the input of the stator electromagnet current sensor from input 2 of the magnetic flux calculator. The first adder 2 implements the function and the corresponding signal is generated at the output, which is fed to the second input of the
На третий вход второго сумматора 8 с входа 3 вычислителя магнитного потока поступает сигнал (U) с датчика напряжения электромагнита. Так как второй сумматор 8 с тремя входами выполнен инвертирующим и с коэффициентом передачи R в отношении сигнала, поступающего с выхода вычислителя 6 заданной функции, то на сумматоре 8 реализуется функция:The third input of the
и формируется соответствующий ей сигнал, который поступает на вход инвертирующего интегратора 9 с коэффициентом трансформации -ψm.and the corresponding signal is generated, which is fed to the input of the
На интеграторе 9 вычисляется сигнал магнитного потока, соответствующий формуле 5, который поступает на выход 4 вычислителя магнитного потока и на вход инвертора 10.On the
Выполнение вычислителя магнитного потока с тремя входами 1, 2, 3, где вход 1 связан с входом дифференциального фильтра 5, вход 2 - с входом первого сумматора 7, вход 3 - с входом второго сумматора 8, а выход 4 связан с выходом интегратора 9 применяется в случае, если предполагается возможность замены вычислителя магнитного потока в процессе эксплуатации. В случае установки вычислителя магнитного потока без последующей его замены возможно выполнение вычислителя магнитного потока, где вход 1 является входом дифференциального фильтра 5, ход 2 - входом первого сумматора, вход 3 - входом второго сумматора, выход 4 - выходом интегратора 9. При этом в том и другом случае указанные признаки в совокупности с другими заявленными существенными признаками вычислителя магнитного потока обеспечивают аппаратную реализацию вычислителя.The implementation of the magnetic flux calculator with three inputs 1, 2, 3, where input 1 is connected to the input of the
Таким образом, предложенная полезная модель позволяет обеспечить аппаратную реализацию вычислителя магнитного потока для радиального магнитного подшипника с шихтованным ротором в виде набора стандартных общеизвестных устройств при сохранении на выходе сигнала с высокой степенью точности, что приводит к снижению стоимости его изготовления.Thus, the proposed utility model allows the hardware implementation of a magnetic flux calculator for a radial magnetic bearing with a rotor in the form of a set of standard well-known devices while maintaining the signal with a high degree of accuracy, which reduces the cost of its manufacture.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014124427/08U RU146835U1 (en) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | MAGNETIC FLOW COMPUTOR |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014124427/08U RU146835U1 (en) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | MAGNETIC FLOW COMPUTOR |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU146835U1 true RU146835U1 (en) | 2014-10-20 |
Family
ID=53384001
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014124427/08U RU146835U1 (en) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | MAGNETIC FLOW COMPUTOR |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU146835U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU181861U1 (en) * | 2017-12-05 | 2018-07-26 | Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Космические системы мониторинга, информационно-управляющие и электромеханические комплексы" имени А.Г. Иосифьяна" (АО "Корпорация "ВНИИЭМ") | UNIVERSAL MAGNETIC FLOW COMPUTER OF ELECTROMAGNETIC BEARING |
-
2014
- 2014-06-16 RU RU2014124427/08U patent/RU146835U1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU181861U1 (en) * | 2017-12-05 | 2018-07-26 | Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Космические системы мониторинга, информационно-управляющие и электромеханические комплексы" имени А.Г. Иосифьяна" (АО "Корпорация "ВНИИЭМ") | UNIVERSAL MAGNETIC FLOW COMPUTER OF ELECTROMAGNETIC BEARING |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9294019B2 (en) | Method and apparatus for controlling power converter with inverter output filter | |
US9124209B2 (en) | Method and apparatus for controlling power converter with inverter output filter | |
CN105227027B (en) | Device and method for compensating the location error of rotary transformer | |
EP3240182A1 (en) | Position estimation method and position control device | |
EP2961058B1 (en) | Decoupling current control utilizing direct plant modification in electric power steering system | |
CN106033945B (en) | Rotor information deduction system | |
EP1729141B1 (en) | Method for estimating the rotor time constant of an induction machine | |
CN105987710A (en) | Apparatus and method for compensating position information error of resolver | |
CN105322859A (en) | Motor control device, and method and device for estimating magnetic flux of electric motor | |
CN104052359A (en) | Motor control system having bandwidth compensation | |
CN104779877B (en) | For the torque estimation system of synchronous motor | |
CN104283477A (en) | Asynchronous motor vector controlling magnetic field orientation correcting method based on torque observation | |
EP3365969B1 (en) | Power modules with programmed virtual resistance | |
CN110073590B (en) | Control system for motor circuit | |
CN102647144B (en) | Method and apparatus for estimating rotor angle of synchronous reluctance motor | |
US8618756B2 (en) | Systems and method for controlling electric motors | |
JPWO2013141059A1 (en) | Control device for three-phase AC induction motor and control method for three-phase AC induction motor | |
CN104734594B (en) | Method for controlling and adjusting electromagnetic and mechanical and electromagnetic and mechanical | |
RU146835U1 (en) | MAGNETIC FLOW COMPUTOR | |
EP2477324B1 (en) | Controller device for controlling a power converter device | |
CN104184381A (en) | Method for determining the position and speed of a rotor of a synchronous electric machine by means of status observers | |
CN113330282A (en) | Rotation angle detection device and electric power steering device including the same | |
KR101813253B1 (en) | Simulation of a field-oriented stator voltage of a stator of an asynchronous machine steadily required during operation | |
EP2897280A1 (en) | Method and device for estimating power and/or current of inverter | |
CN111133279A (en) | Method for compensating for disturbances of a measured angle signal of a magnetic angle sensor of an electric machine, correspondingly designed microcontroller, electric machine and computer program product |