RU2134481C1 - Устройство для управления синхронным двигателем - Google Patents
Устройство для управления синхронным двигателем Download PDFInfo
- Publication number
- RU2134481C1 RU2134481C1 RU98114743A RU98114743A RU2134481C1 RU 2134481 C1 RU2134481 C1 RU 2134481C1 RU 98114743 A RU98114743 A RU 98114743A RU 98114743 A RU98114743 A RU 98114743A RU 2134481 C1 RU2134481 C1 RU 2134481C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- outputs
- functions
- unit
- inputs
- control
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электроприводам на базе синхронных двигателей и может иметь промышленное применение, например, в робототехнике, в устройствах жизнеобеспечения в космосе (центрифугах, сепараторах, компрессорах). Существо изобретения заключается в том, что в устройство для частотно-токарного управления синхронным двигателем, содержащее блок управления, формирователь опорных гармонических функций одинарного угла поворота продольной оси ротора и датчик гармонических функций двойного угла поворота, введены блок датчиков фазных ЭДС, блок апериодических звеньев, и блок нормирования, при этом выходы упомянутого формирователя и выходы блока датчиков фазных ЭДС подключены к соответствующим входам блока апериодических звеньев, подключенного выходами к входам блока нормирования, выходы которого соединены с соответствующими входами для опорных функций блока управления и с дополнительными управляющими входами формирователя опорных гармонических функций одинарного угла поворота. Технический результат: в электроприводе устраняется начальная неоднозначность управления (несоответствие заданного и фактического направления вращения) и расширяется область его возможного применения. 4 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к управляемым электроприводам на базе синхронных двигателей, и может иметь промышленное применение, например, в робототехнике, в устройствах жизнеобеспечения в космосе (центрифугах, сепараторах, компрессорах).
Известно устройство для частотно-токового управления синхронным двигателем (СД), содержащее усилители фазных токов, координатный преобразователь, формирователь управляющего напряжения и электромеханический датчик угла типа СКВТ, установленный на валу двигателя [Авторское свидетельство СССР N 186019, МКИ H 02 P 5/34, 1963 г.].
Недостатком указанного известного устройства является сложность конструкции и настройки, связанные с размещением датчика угла (СКВТ) на валу и необходимостью специальной фазировки магнитных систем датчика и СД.
Известно устройство для формирования опорных сигналов управления СД, содержащее управляемый генератор фазы, датчик фазных ЭДС и датчик двойного угла поворота продольной оси ротора СД. Напряжения с указанных датчиков поступают для управления генератором фазы, выходные напряжения которого используют в качестве опорных гармонических функций при формировании фазных токов СД [Авторское свидетельство СССР N 1319225, МКИ H 02 P 7/42, 1985 г.].
Электропривод, построенный с использованием указанного известного устройства, конструктивно прост, т.к. не содержит электромеханического датчика угла типа СКВТ, однако имеет ограниченную полосу пропускания и большие ошибки регулирования в переходных режимах из-за наличия электронной следящей системы в контуре управления СД.
Наиболее близким по технической сущности к предложению является устройство для частотно-токового управления синхронным двигателем, содержащее блок управления с формирователем управляющего напряжения, регулируемым источником питания, подключенным к фазным обмоткам синхронного двигателя, и входами для опорных гармонических функций, формирователь опорных гармонических функций одинарного угла поворота продольной оси ротора и датчик гармонических функций двойного угла поворота продольной оси ротора, выходы которого подключены к соответствующим входам упомянутого формирователя опорных гармонических функций [Авторское свидетельство СССР N 1014117, МКИ H 02 P 5/34, 7/42, 1981 г.]
Недостатком указанного известного устройства, выбранного за прототип, является ограниченная область применения, связанная с неоднозначностью характеристики управления, при которой одной и той же полярности управляющего напряжения может соответствовать различный знак момента на валу СД.
Недостатком указанного известного устройства, выбранного за прототип, является ограниченная область применения, связанная с неоднозначностью характеристики управления, при которой одной и той же полярности управляющего напряжения может соответствовать различный знак момента на валу СД.
Это связано с тем, что получение требуемых опорных гармонических функций, соответствующих одинарному углу поворота продольной оси ротора непосредственно из выходных сигналов датчика двойного угла поворота, осуществляется с точностью до π.
Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет получения в нем жесткого соответствия между заданным и фактическим направлениями вращения.
Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет получения в нем жесткого соответствия между заданным и фактическим направлениями вращения.
Указанная цель достигается тем, что в устройство для управления синхронным двигателем, содержащее блок управления с формирователем управляющего напряжения регулируемым источником питания, подключенным к фазным обмоткам синхронного двигателя, и входами для опорных гармонических функций, формирователь опорных гармонических функций одинарного угла поворота продольной оси ротора и датчик гармонических функций двойного угла поворота продольной оси ротора, выходы которого подключены к соответствующим входам упомянутого формирователя опорных гармонических функций, введены блок датчиков фазных ЭДС, блок апериодических звеньев, и блок нормирования, а формирователь опорных гармонических функций одинарного угла поворота продольной оси ротора снабжен дополнительными управляющими входами, при этом выходы упомянутого формирователя и выходы блока датчиков фазных ЭДС подключены к соответствующим входам блока апериодических звеньев, подключенного выходами к входам блока нормирования, выходы которого соединены с соответствующими входами для опорных функций блока управления и с дополнительными управляющими входами формирователя опорных гармонических функций одинарного угла поворота продольной оси ротора.
На фиг. 1 представлена функциональная схема предложенного устройства; на фиг. 2 - пример выполнения формирователя опорных гармонических функций одинарного угла поворота продольной оси ротора; на фиг. 3 - пример выполнения блока апериодических звеньев; на фиг. 4 - пример выполнения блока нормирования.
Устройство для управления синхронным двигателем 1 (фиг.1) содержит блок управления 2 с формирователем 3 управляющего напряжения Uy, регулируемым источником питания 4, подключенным к фазным обмоткам синхронного двигателя 1, и входами 6 для опорных гармонических функций sinθ, cosθ, формирователь 7 опорных гармонических функций одинарного угла поворота продольной оси d ротора и датчик 8 гармонических функций двойного угла 2 2θ поворота продольной оси d ротора, выходы которого подключены к соответствующим входам упомянутого формирователя 7 опорных гармонических функций.
В устройство введены блок 9 датчиков фазных ЭДС, блок 10 апериодических звеньев и блок 11 нормирования, а формирователь 7 опорных гармонических функций одинарного угла поворота продольной оси ротора снабжен дополнительными управляющими входами 12, при этом выходы упомянутого формирователя 7 и выходы блока 9 датчиков фазных ЭДС подключены к соответствующим входам блока 10 апериодических звеньев, подключенного выходами к входам блока 11 нормирования, выходы которого соединены с соответствующими входами 6 для опорных функций блока управления 2 и с дополнительными управляющими входами 12 формирователя 7 опорных гармонических функций одинарного угла поворота продольной оси ротора.
Формирователь 7 опорных гармонических функций содержит элементы умножения 13-16 (фиг. 2) и сумматоры 17, 18.
Блок 10 апериодических звеньев построен на операционных усилителях 19, 20 (фиг. 3), каждый из которых охвачен цепью обратной связи из параллельно включенных конденсатора 21 и резистора 22. К входу усилителей подключены масштабные резисторы 23, 24.
Блок 11 нормирования содержит определитель модуля 25 (фиг. 4) и элементы деления 26, 27.
Электропривод функционирует следующим образом.
В соответствии с частотно-токовым управлением фазные обмотки Wg, Wf синхронного двигателя 1 питают токами:
где ki - коэффициент преобразования.
где ki - коэффициент преобразования.
Постоянное переключение силовых ключей в управляемом источнике токов 4 определяет кроме того наличие в фазных обмотках СД высокочастотных пульсирующих составляющих токов с небольшой амплитудой. Указанные составляющие токов используются в датчике 8 гармонических функций двойного угла 2θ\для формирования функций sin2θ, cosθ.
На выходах датчика 9 фазных ЭДС получают
где Фв - поток возбуждения СД 1, при этом фазные потоки в СД определяются
На выходах блока 10 апериодических звеньев при соответствующем выборе коэффициентов передачи для входных функций sinθ, cosθ и фазных ЭДС Ef, Eg получают
где kA - коэффициент передачи блока 10 апериодических звеньев.
На выходах датчика 9 фазных ЭДС получают
где Фв - поток возбуждения СД 1, при этом фазные потоки в СД определяются
На выходах блока 10 апериодических звеньев при соответствующем выборе коэффициентов передачи для входных функций sinθ, cosθ и фазных ЭДС Ef, Eg получают
где kA - коэффициент передачи блока 10 апериодических звеньев.
Блок 11 нормирования реализует соотношения
Полученные на выходах блока 11 функции sinθ, cosθ поступают на соответствующие опорные входы координатного преобразователя 5 и на дополнительные входы 12 формирователя 7.
Полученные на выходах блока 11 функции sinθ, cosθ поступают на соответствующие опорные входы координатного преобразователя 5 и на дополнительные входы 12 формирователя 7.
Формирователь 7 опорных гармонических функции одинарного угла θ с помощью элементов умножения 13-16 и сумматоров 18, 19 реализует следующие соотношения:
sin2θ•cosθ-cos2θ•sinθ = sinθ, (6)
cos2θ•cosθ+sin2θ•sinθ = cosθ.
Из (5), (6) следует, что функции на выходах формирователя 7 совпадают с функциями на его дополнительных входах, поступающих с блока 11 нормирования.
sin2θ•cosθ-cos2θ•sinθ = sinθ, (6)
cos2θ•cosθ+sin2θ•sinθ = cosθ.
Из (5), (6) следует, что функции на выходах формирователя 7 совпадают с функциями на его дополнительных входах, поступающих с блока 11 нормирования.
Это означает, что если по каким-либо причинам на выходах блока 11 нормирования будут сформированы функции -sinθ, -cosθ, то они будут и на выходах формирователя 7. В этом случае будет нарушено соответствие между заданным направлением вращения СД 1, которое определяется знаком управляющего напряжения Uy, и фактическим направлением вращения, определяемым знаком гармонических функций на входах 6 блока управления 2 ( полученных с помощью датчика 8 и формирователя 7).
Устранение указанного недостатка достигается введением датчика 9, на выходах которого получают фазные ЭДС в соответствии с (2).
Фазные ЭДС Ef, Eg подают на соответствующие входы блока 10 апериодических звеньев. Цепь интегрирования в операционных усилителях 19,20 (фиг .3) выбирается более мощной (в 10-100 раз) в сравнении с цепью статического усиления. После подключения к устройству источника внешнего питания (на фиг. 1 не показанного) на выходах формирователя 7 и блока 11 могут появиться произвольные (с точностью до π) значения sinθ, cosθ. При поступлении управляющего напряжения Uy с выходов источника 4 в фазные обмотки СД поступают токи. Ротор СД начнет вращение и на выходах датчика 9 появятся фазные ЭДС Ef, Eg которые определяют на выходах блока 10 апериодических звеньев и блока 11 нормирования (следовательно, и на выходах формирователя 7) требуемые функции sinθ, cosθ.
С этого момента поддержание требуемых функций sinθ, cosθ, включая режим стоянки (когда Ef = Eg = 0) осуществляется формирователем 7.
С этого момента поддержание требуемых функций sinθ, cosθ, включая режим стоянки (когда Ef = Eg = 0) осуществляется формирователем 7.
Таким образом в электроприводе устраняется начальная неоднозначность управления, определяемая электронным датчиком 7 двойного угла 2θ продольной оси ротора, и расширяется область его возможного применения.
Claims (1)
- Устройство для управления синхронным двигателем, содержащее блок управления с формирователем управляющего напряжения, регулируемым источником питания, подключенным к фазным обмоткам синхронного двигателя, и входами для опорных гармонических функций, формирователь опорных гармонических функций одинарного угла поворота продольной оси ротора и датчик гармонических функций двойного угла поворота продольной оси ротора, выходы которого подключены к соответствующим входам упомянутого формирователя опорных гармонических функций, отличающееся тем, что введены блок датчиков фазных ЭДС, блок апериодических звеньев и блок нормирования, а формирователь опорных гармонических функций одинарного угла поворота продольной оси ротора снабжен дополнительными управляющими входами, при этом выходы упомянутого формирователя и выходы блока датчиков фазных ЭДС подключены к соответствующим входам блока апериодических звеньев, подключенного выходами к входам блока нормирования, выходы которого соединены с соответствующими входами для опорных функций блока управления и с дополнительными управляющими входами формирователя опорных гармонических функций одинарного угла поворота продольной оси ротора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98114743A RU2134481C1 (ru) | 1998-07-28 | 1998-07-28 | Устройство для управления синхронным двигателем |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98114743A RU2134481C1 (ru) | 1998-07-28 | 1998-07-28 | Устройство для управления синхронным двигателем |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2134481C1 true RU2134481C1 (ru) | 1999-08-10 |
Family
ID=20209165
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98114743A RU2134481C1 (ru) | 1998-07-28 | 1998-07-28 | Устройство для управления синхронным двигателем |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2134481C1 (ru) |
-
1998
- 1998-07-28 RU RU98114743A patent/RU2134481C1/ru active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6091216A (en) | Motor-driving circuit | |
US5361210A (en) | Current control for electric power steering apparatus motor | |
EP1378990A3 (en) | Electric motor controller | |
JP4624619B2 (ja) | 永久磁石ブラシレス電子モータにおいてトルクを制御するための方法及び装置 | |
US5625264A (en) | System for controlling a brushless DC motor | |
US6693407B2 (en) | Controller and associated system and method for pulse-width-modulation switching noise reduction by voltage control | |
EP2256019A3 (en) | Control apparatus for electric power steering apparatus | |
EP1298783A2 (en) | Switching methodology for ground referenced voltage controlled electric machine | |
EP1767434A3 (en) | Motor vehicle steering system | |
RU2141719C1 (ru) | Способ векторного управления синхронным электродвигателем с постоянными магнитами на роторе и электропривод для осуществления этого способа | |
EP1321348A3 (en) | Electric power steering apparatus | |
GB2227619A (en) | Brushless motor | |
JP4705839B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2005102377A (ja) | 多軸モータ制御システム | |
EP1519479B1 (en) | Stepping motor driver | |
RU2134481C1 (ru) | Устройство для управления синхронным двигателем | |
EP0535916A2 (en) | Inductor current-sensing circuitry | |
EP0535423B1 (en) | Electric power steering apparatus | |
JP3609069B2 (ja) | モータ制御装置 | |
JP3763536B2 (ja) | ステアリング装置 | |
Shim et al. | A powered wheelchair controller based on master-slave control architecture | |
RU2656999C1 (ru) | Многодвигательный привод поворотной платформы | |
RU2134480C1 (ru) | Способ управления синхронным двигателем | |
EP1622252B1 (en) | Motor-driving circuit | |
ES2064508T3 (es) | Sistema de accionamiento vectorial para motor electrico asincronico de jaula. |