RU2510126C2 - Частотно-фазовая система регулирования скорости вращения электродвигателя - Google Patents
Частотно-фазовая система регулирования скорости вращения электродвигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2510126C2 RU2510126C2 RU2011133098/07A RU2011133098A RU2510126C2 RU 2510126 C2 RU2510126 C2 RU 2510126C2 RU 2011133098/07 A RU2011133098/07 A RU 2011133098/07A RU 2011133098 A RU2011133098 A RU 2011133098A RU 2510126 C2 RU2510126 C2 RU 2510126C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- phase
- input
- electric motor
- control voltage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и может быть использована в быстродействующих системах регулирования со стабилизацией скорости вращения двигателя. Техническим результатом является повышение устойчивости, быстродействия и надежности и снижение стоимости устройства. В частотно-фазовую систему регулирования скорости вращения электродвигателя введен регулятор управляющего напряжения для формирования двухфазного напряжения управления, что и обеспечило значительное повышение устойчивости и быстродействия системы. 3 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в быстродействующих системах регулирования, в которых требуется стабилизация скорости вращения электродвигателя.
Известно устройство для управления бесконтактным двигателем постоянного тока по RU 2023343 C1, 1994.11.15, МКИ H02P 6/02, содержащее мостовой коммутатор на транзисторах, датчик положения ротора, задатчик направления вращения, узел токоограничения, узел управления частотой вращения и декодер, декодер выполнен на трех инверторах и шести логических элементах 3И-НЕ или 3ИЛИ-НЕ.
Недостатком данного устройства является низкая устойчивость и быстродействие в связи с ограниченной полосой захвата частоты.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является импульсно-фазовая система стабилизации скорости электроприводов, описанная в книге «Управление электроприводами» А.В. Башарин, В.А. Новиков, Г.Г. Соколовский, Л. Энергоиздат, 1982, стр.181-186, включающая в себя фазовый дискриминатор, генератор эталонной частоты, преобразователь код-частота, регулятор положения, частотный дискриминатор, нелинейный логический блок, импульсный датчик скорости, жестко связанный с валом управляемого электродвигателя.
Основными недостатками данного устройства являются низкие быстродействие и надежность.
Эта импульсно-фазовая система стабилизации скорости электропривода выбрана в качестве прототипа.
Задачей настоящего изобретения является повышение быстродействия и надежности, упрощение и снижение стоимости устройства, с помощью регулятора управляющего напряжения и объединения функций фазового и частотного дискриминаторов в одном импульсном частотно-фазовом дискриминаторе.
Для решения поставленной задачи в импульсно-фазовую систему стабилизации скорости электропривода, содержащую последовательно соединенные задающий генератор, импульсный частотно-фазовый дискриминатор, коммутатор, электродвигатель, вал которого жестко связан с вращающимся трансформатором, используемым в качестве датчика скорости вращения электродвигателя, введен регулятор управляющего напряжения, причем выход генератора соединен с входом формирователя квадратурного напряжения, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами регулятора управляющего напряжения и с первым и вторым входами вращающегося трансформатора, выход которого соединен с четвертым входом регулятора управляющего напряжения и с первым входом импульсного частотно-фазового дискриминатора, на второй вход которого подается частота управления, а выход соединен с третьим входом регулятора управляющего напряжения, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами регулятора тока, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами электродвигателя, вал которого жестко связан с валом вращающегося трансформатора.
Суть изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена блок-схема частотно-фазовой системы регулирования скорости вращения электродвигателя, на фиг.2 - принципиальная схема регулятора управляющего напряжения и на фиг.3 - принципиальная схема импульсного частотно-фазового дискриминатора.
Частотно-фазовая система регулирования скорости вращения электродвигателя состоит из генератора 1 (Г), формирователя 2 квадратурного напряжения (ФКН), вращающегося трансформатора 3 (ВТ), электродвигателя 4 (ЭД), импульсного частотно-фазового дискриминатора 5(ИЧФД), регулятора 6 управляющего напряжения (РУН), регулятора 7 тока (РТ).
Для описания системы поясним работу импульсного частотно-фазового дискриминатора 5.
На второй вход импульсного частотно-фазового дискриминатора 5 подается управляющая частота Fy в виде коротких импульсов. На первый вход импульсного частотно-фазового дискриминатора 5 подается частота обратной связи с выхода вращающегося трансформатора 3 в виде синусоидального напряжения с частотой Foe. В режиме частотного сравнения сигналов Fy и Foc характеристика импульсного частотно-фазового дискриминатора 5 релейна:
В режиме фазового сравнения, когда Fy=Foc, на выходе ИЧФД сигнал представляет собой последовательность импульсов логической единицы с частотой Fy и относительной длительностью Кз, пропорциональной разнице фаз сравниваемых сигналов,
где Кз - относительная длительность (коэффициент заполнения) импульсов на выходе ИЧФД;
φос - фаза сигнала обратной связи;
φy - фаза сигнала управляющей частоты.
Устройство работает следующим образом.
Предлагаемое устройство представляет собой частотно-фазовую следящую систему, где в качестве датчика положения ротора электродвигателя 4 используется вращающийся трансформатор 3. Формирователь 2 квадратурного напряжения преобразует прямоугольный сигнал частотой Fo=3906 Гц, поступающий с генератора 1, в квадратурное синусоидальное напряжение Fo sin и Fo cos, которым запитывается вращающийся трансформатор 3. Вращающийся трансформатор 3, жестко связанный с валом электродвигателя 4, работает в режиме фазовращателя. На его выходной обмотке будет присутствовать частота:
где Fo - опорная частота квадратурного напряжения;
ωвр - частота вращения вала электродвигателя.
Как видно из формулы (3), когда ωвр=0, Foc=Fo. Когда двигатель вращается со скоростью ωвр=2πFвр и Foc=Fo±Fвр.
Сигнал, поступающий с выходной обмотки вращающегося трансформатора 3 содержит информацию об угле поворота и скорости вращения вала электродвигателя. Этот сигнал поступает на первый вход импульсного частотно-фазового дискриминатора 5, алгоритм которого описан выше, и на четвертый вход регулятора 6 управляющего напряжения, в котором сравнивается с квадратурным напряжением питания вращающегося трансформатора 3. Как показано на принципиальной схеме регулятора 6 управляющего напряжения на фиг.2, сравнение осуществляется с помощью устройства выборки-хранения, состоящего из мультиплексора DD25, резисторов R33, R34, конденсатора С16 и повторителей DA4, DA5. Когда Fy не равна Foe на выходе повторителей появляются ступенчатые синусоиды с разностной частотой Fy-Foc, поступающие на входы Х1 перемножителей DA6, DA7. На входы Y1 перемножителей поступает напряжение с выхода импульсного частотно-фазового дискриминатора, прошедшее через фильтр, собранный на операционных усилителях DA2, DA3. В результате на входы Y1 поступает максимальное постоянное напряжение, знак которого зависит от знака разности частот |Fy-Foc|. После перемножения на выходах DA6, DA7 появляется квадратурное напряжение в виде двух ступенчатых синусоид с разностной частотой Fy-Foc и максимальной амплитудой. Это напряжение поступает на регулятор 7 тока, который регулирует ток в обмотках электродвигателя 4. Происходит разгон или торможение выходного вала электродвигателя 4 и вращающегося трансформатора 3. Частота Foe начинает увеличиваться или уменьшаться, приближаясь к частоте управления Fy. В определенный момент произойдет захват частоты, система переключится в режим фазовой автоподстройки и электродвигатель будет вращаться с заданной частотой |Fy-Foc|. На выходе импульсного частотно-фазового дискриминатора появляется последовательность импульсов, величина которого пропорциональна коэффициенту заполнения Кз=(φос-φу)/2π. Последовательность импульсов с помощью фильтра преобразовывается в постоянное напряжение, пропорциональное коэффициенту заполнения Кз. Знак этого напряжения зависит от Кз,
На выходе перемножителей появляется квадратурное напряжение в виде двух ступенчатых синусоид с разностной частотой Fy-Foc и амплитудой, пропорциональной Кз. Это состояние будет сохраняться до тех пор, пока разность частот |Fy-Foc| не станет больше полосы захвата. Как только, в результате изменения управляющей частоты Fy или воздействия возмущающих факторов на вал электродвигателя, разность частот |Fy-Foc| станет больше полосы захвата, процесс повторится.
Алгоритм работы системы построен таким образом, что, когда на второй вход импульсного частотно-фазового дискриминатора 5 и на четвертый вход регулятора 6 управляющего напряжения поступает частота управления Fy=Foc система находится в фазовом режиме. В этом случае вал электродвигателя 4 вращается с постоянной стабилизируемой скоростью или, при Fy=Foc=Fo, находится в состоянии покоя. В случае, когда Fy не равна Foc, вал электродвигателя 4 находится в состоянии разгона или торможения в зависимости от знака разности частот |Fy-Foc|.
Генератор 1, формирователь 2 квадратурных напряжений и регулятор тока 7 принципиальных особенностей не имеют.
Введение в систему регулятора 6 управляющего напряжения для формирования двухфазного напряжения управления для определения момента захвата частоты и автоматического переключения управления с частотного режима на режим фазовой автоподстройки, позволило значительно повысить устойчивость и быстродействие системы. Объединение функций фазового и частотного дискриминаторов в одном импульсном частотно-фазовом дискриминаторе 5 значительно упростило систему, повысив ее надежность и снизив стоимость.
Из известных заявителю патентно-информационных материалов не обнаружены признаки, сходные с совокупностью признаков заявляемого объекта.
Выполнено электронное моделирование схемы устройства в среде пакета OrCAD 16.3. Результаты моделирования свидетельствуют о решении поставленной задачи. ОАО «ИСС» планирует использовать это техническое решение на штатных изделиях.
Claims (1)
- Частотно-фазовая система регулирования скорости вращения электродвигателя, содержащая задающий генератор, импульсный частотно-фазовый дискриминатор, регулятор тока, электродвигатель, вал которого жестко связан с вращающимся трансформатором, используемым в качестве датчика положения и скорости вращения электродвигателя, отличающаяся тем, что в нее введен регулятор управляющего напряжения, причем выход генератора соединен с входом формирователя квадратурного напряжения, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами регулятора управляющего напряжения и с первым и вторым входами вращающегося трансформатора, выход которого соединен с четвертым входом регулятора управляющего напряжения и с первым входом импульсного частотно-фазового дискриминатора, на второй вход которого подается частота управления, а выход соединен с третьим входом регулятора управляющего напряжения, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами регулятора тока, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами электродвигателя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011133098/07A RU2510126C2 (ru) | 2011-08-05 | 2011-08-05 | Частотно-фазовая система регулирования скорости вращения электродвигателя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011133098/07A RU2510126C2 (ru) | 2011-08-05 | 2011-08-05 | Частотно-фазовая система регулирования скорости вращения электродвигателя |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011133098A RU2011133098A (ru) | 2013-02-10 |
RU2510126C2 true RU2510126C2 (ru) | 2014-03-20 |
Family
ID=49119622
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011133098/07A RU2510126C2 (ru) | 2011-08-05 | 2011-08-05 | Частотно-фазовая система регулирования скорости вращения электродвигателя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2510126C2 (ru) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1032066A (en) * | 1963-04-30 | 1966-06-08 | Hitachie Seisakusho Kk | Improvements relating to brushless electric motors |
JPS62104491A (ja) * | 1985-10-31 | 1987-05-14 | Secoh Giken Inc | 半導体電動機 |
WO1988006376A1 (en) * | 1987-02-19 | 1988-08-25 | Innoke Oy | Electric motor |
SU1767638A1 (ru) * | 1989-03-28 | 1992-10-07 | Центральное научно-производственное объединение "Ленинец" | Вентильный электродвигатель |
EP0511082A1 (fr) * | 1991-04-24 | 1992-10-28 | Societe D'applications Generales D'electricite Et De Mecanique Sagem | Machine électrique tournante de détection de position angulaire absolue, du type sans balais |
RU2173931C1 (ru) * | 2000-02-23 | 2001-09-20 | Кукушкин Юрий Тимофеевич | Устройство автоматического управления бесколлекторным двигателем постоянного тока |
RU2291552C2 (ru) * | 2004-11-09 | 2007-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр "Полюс" | Устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя |
RU2342752C2 (ru) * | 2003-07-29 | 2008-12-27 | Шнейдер Электрик Эндюстри Сас | Запирающее устройство для коробки |
US7884562B2 (en) * | 2007-10-26 | 2011-02-08 | Frederick William Klatt | Brushless multiphase self-commutation controller |
-
2011
- 2011-08-05 RU RU2011133098/07A patent/RU2510126C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1032066A (en) * | 1963-04-30 | 1966-06-08 | Hitachie Seisakusho Kk | Improvements relating to brushless electric motors |
JPS62104491A (ja) * | 1985-10-31 | 1987-05-14 | Secoh Giken Inc | 半導体電動機 |
WO1988006376A1 (en) * | 1987-02-19 | 1988-08-25 | Innoke Oy | Electric motor |
SU1767638A1 (ru) * | 1989-03-28 | 1992-10-07 | Центральное научно-производственное объединение "Ленинец" | Вентильный электродвигатель |
EP0511082A1 (fr) * | 1991-04-24 | 1992-10-28 | Societe D'applications Generales D'electricite Et De Mecanique Sagem | Machine électrique tournante de détection de position angulaire absolue, du type sans balais |
RU2173931C1 (ru) * | 2000-02-23 | 2001-09-20 | Кукушкин Юрий Тимофеевич | Устройство автоматического управления бесколлекторным двигателем постоянного тока |
RU2342752C2 (ru) * | 2003-07-29 | 2008-12-27 | Шнейдер Электрик Эндюстри Сас | Запирающее устройство для коробки |
RU2291552C2 (ru) * | 2004-11-09 | 2007-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр "Полюс" | Устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя |
US7884562B2 (en) * | 2007-10-26 | 2011-02-08 | Frederick William Klatt | Brushless multiphase self-commutation controller |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011133098A (ru) | 2013-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5920162A (en) | Position control using variable exciter feed through | |
CN102844979B (zh) | 交流电动机的转子相位速度推定装置 | |
EP0798847B1 (fr) | Convertisseur de fréquence pour moteur alternatif | |
EP0917758A1 (en) | A position and velocity sensorless control for a motor generator system operated as a motor using exciter impedance | |
US20160056743A1 (en) | Motor drive control apparatus and motor drive control method | |
JP2010259323A (ja) | モータの磁束ベクトルの位置を決定するための方法 | |
KR20100025019A (ko) | 모터 기동 장치 및 모터 기동 방법 | |
CN100423445C (zh) | 交流电动机的控制装置及交流电动机系统 | |
KR890009058A (ko) | 영구자석 동기 전동기의 제어장치 | |
US20130119904A1 (en) | Method and system for controlling motor | |
Burrow et al. | Sensorless operation of a permanent magnet generator for aircraft | |
RU2510126C2 (ru) | Частотно-фазовая система регулирования скорости вращения электродвигателя | |
US20160156294A1 (en) | Motor driving module | |
Agrawal et al. | Low speed sensorless control of PMSM drive using high frequency signal injection | |
Tutaev et al. | Rotor speed estimation in control system of electric drive based on induction inverter-fed motor | |
KR20200110179A (ko) | 회전 포지션 신호를 생성하기 위한 포지셔닝 디바이스 및 리졸버에 대한 여기 신호를 생성하기 위한 여기 디바이스 | |
US20160126875A1 (en) | Methods and apparatus for rotor position estimation | |
RU2007128828A (ru) | Устройство стабилизации частоты генератора на фмтд-эффекте | |
RU2010141347A (ru) | Способ векторного управления моментом асинхронного электродвигателя и устройство для его осуществления | |
FR2855679A1 (fr) | Procede et systeme de regulation du couple electromagnetique instantane, et support d'enregistrement pour la mise en oeuvre du procede | |
Jibhakate et al. | Speed control of single phase induction motor using micro-controller | |
Inampudi et al. | Simulation of an electromechanical spin motor system of a control moment gyroscope | |
RU2291552C2 (ru) | Устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя | |
RU2724603C1 (ru) | Способ управления синхронным электродвигателем | |
RU2342762C1 (ru) | Импульсная частотно-фазовая система регулирования скорости вращения электродвигателя |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190806 |