RU2541151C2 - System for controlling brushless dc electric motor for rotating radar antenna - Google Patents
System for controlling brushless dc electric motor for rotating radar antenna Download PDFInfo
- Publication number
- RU2541151C2 RU2541151C2 RU2013120567/08A RU2013120567A RU2541151C2 RU 2541151 C2 RU2541151 C2 RU 2541151C2 RU 2013120567/08 A RU2013120567/08 A RU 2013120567/08A RU 2013120567 A RU2013120567 A RU 2013120567A RU 2541151 C2 RU2541151 C2 RU 2541151C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- speed
- inverter
- electric motor
- output
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y02B60/50—
Landscapes
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системам управления вентильными электродвигателями вращения антенны радиолокационной станции (РЛС) и может быть использовано в регулируемых электроприводах радиоэлектронных систем.The invention relates to control systems for valve electric motors of rotation of the antenna of a radar station and can be used in controlled electric drives of electronic systems.
В настоящее время в связи с появлением новых средств воздушного нападения возросли требования к системам воздушно-космической обороны по обнаружению низколетящих высокоскоростных объектов. Поэтому современные РЛС все чаще проектируются с активными фазированными антенными решетками, дающими возможность, несмотря на большие габариты и массу полотен антенн, новому поколению РЛС иметь высокие тактико-технические показатели.Currently, in connection with the advent of new air attack systems, the requirements for aerospace defense systems for detecting low-flying high-speed objects have increased. Therefore, modern radars are increasingly being designed with active phased antenna arrays, which make it possible, despite the large dimensions and mass of the antenna sheets, of the new generation of radars to have high performance characteristics.
Особенностью современных РЛС является то, что в ее автономной системе электроснабжения есть две соизмеримые по мощности и переменные по величине нагрузки - передающее устройство и электродвигатель вращения антенны. Каждая из них может составлять до 30…35% мощности дизель-генератора (РЛС является автономным объектом с первичным источником питания - генератором ограниченной мощности). В связи с этим очень важно найти оптимальный вариант управления их режимами. Таким образом, одной из основных систем современных РЛС является регулируемый электропривод вращения антенны, от качественной работы которого зависит эффективность работы всей РЛС.A feature of modern radars is that in its autonomous power supply system there are two commensurable in terms of power and variable in magnitude of the load - the transmitting device and the antenna rotation motor. Each of them can make up to 30 ... 35% of the diesel generator power (the radar is an autonomous object with a primary power source - a limited power generator). In this regard, it is very important to find the best option for controlling their modes. Thus, one of the main systems of modern radars is an adjustable electric rotation antenna, on the quality of which depends on the efficiency of the entire radar.
Известна система управления вентильным электродвигателем вращения антенны РЛС [1, рис.7], содержащая трехфазный выпрямитель, фильтр (дроссель, конденсатор), четыре датчика тока, датчик напряжения, устройство торможения, инвертор, блок драйверов, устройство управления, датчик угла поворота антенны, вентильный электродвигатель и антенну.A known control system of a valve motor for rotating the radar antenna [1, Fig. 7], comprising a three-phase rectifier, a filter (inductor, capacitor), four current sensors, a voltage sensor, a braking device, an inverter, a driver unit, a control device, an antenna angle sensor, valve motor and antenna.
Обычно РЛС подобного типа имеют три угловые скорости вращения антенны, например 12, 6, 3 об/мин [2]. Это связано с режимами работы РЛС и ветровыми нагрузками на полотно антенны. Дело в том, что при больших ветровых нагрузках возрастает ток в цепях статора вентильного электродвигателя. Два датчика тока передают соответствующий сигнал в блок управления, и происходит переход на пониженную угловую скорость вращения антенны (далее по тексту - скорость вращения антенны).Typically, radars of this type have three angular rotational speeds of the antenna, for example 12, 6, 3 rpm [2]. This is due to the radar operating modes and wind loads on the antenna sheet. The fact is that with large wind loads, the current in the stator circuits of the valve electric motor increases. Two current sensors transmit the corresponding signal to the control unit, and there is a transition to a reduced angular velocity of rotation of the antenna (hereinafter referred to as the rotation speed of the antenna).
В то же время, возможно, такого большого снижения скорости вращения антенны и не требуется.At the same time, it is possible that such a large decrease in the antenna rotation speed is not required.
Следует отметить, что при большой ветровой нагрузке осуществляется переход на пониженную скорость вращения антенны, например с 12 об/мин на 6 об/мин, что снижает вдвое такие тактические характеристики РЛС, как скорость обзора и, как следствие, надежность сопровождения высокоскоростных целей.It should be noted that with a large wind load, a transition to a reduced antenna rotation speed is made, for example, from 12 rpm to 6 rpm, which halves such tactical characteristics of the radar as the speed of the survey and, as a result, the reliability of tracking high-speed targets.
Кроме того, при пуске антенны и переходе с одной скорости вращения антенны на другую могут возникнуть ускорения, вызывающие динамические перегрузки, которые резко увеличивают износ электропривода и сокращают срок службы.In addition, when starting the antenna and switching from one antenna rotation speed to another, accelerations can occur that cause dynamic overloads, which sharply increase the wear of the electric drive and shorten the service life.
Выбор вентильного электродвигателя осуществляется по величине его номинального момента, равного эквивалентному моменту сопротивления на валу при постоянной скорости вращения антенны. Так что запас по мощности вентильного электродвигателя составляет 20…30% [2], из-за чего необходимо применять электродвигатель с большей номинальной мощностью, более дорогой, имеющий большие массу и габариты. Следует также отметить, что вентильный электродвигатель имеет максимальный коэффициент полезного действия (КПД) при номинальной нагрузке на валу.The selection of the valve motor is carried out according to the value of its rated moment equal to the equivalent moment of resistance on the shaft at a constant speed of rotation of the antenna. So the power reserve of the valve electric motor is 20 ... 30% [2], which is why it is necessary to use an electric motor with a higher rated power, more expensive, with large mass and dimensions. It should also be noted that the valve motor has a maximum coefficient of performance (COP) at a nominal load on the shaft.
Следовательно, при использовании электродвигателя с 20…30% запасом по номинальной мощности приводит к его эксплуатации в неоптимальном режиме.Therefore, when using an electric motor with 20 ... 30% margin in nominal power, it leads to its operation in non-optimal mode.
При постоянной скорости вращения антенны, в течение одного оборота происходит увеличение потребляемой мощности на 20…30%, в связи с чем требуется генератор с соответственно большей номинальной мощностью. Такой генератор имеет более высокую стоимость, массу и габариты.At a constant speed of rotation of the antenna, an increase in power consumption by 20 ... 30% occurs during one revolution, and therefore a generator with a correspondingly higher nominal power is required. Such a generator has a higher cost, weight and dimensions.
Известна также система управления вентильным электродвигателем вращения антенны РЛС [3], которая является наиболее близкой по технической сущности и принята за прототип. Она включает в себя дизель, генератор, два выпрямителя, фильтр, два датчика напряжения, три датчика тока, устройство коррекции мощности, «N» полупроводниковых преобразователей, «N» передающих устройств, устройство торможения, инвертор, блок драйверов, блок управления инвертором, вентильный электродвигатель, датчик скорости, датчик угла поворота антенны, антенну, датчик величины изгиба полотна антенны, редуктор и устройство коррекции скорости с соответствующими связями.Also known is a control system of a gate electric motor of rotation of a radar antenna [3], which is the closest in technical essence and adopted as a prototype. It includes a diesel engine, a generator, two rectifiers, a filter, two voltage sensors, three current sensors, a power correction device, “N” semiconductor converters, “N” transmitting devices, a braking device, an inverter, a driver unit, an inverter control unit, a valve an electric motor, a speed sensor, an antenna angle sensor, an antenna, a sensor for bending the antenna web, a gearbox and a speed correction device with corresponding connections.
В рассматриваемой системе управления вентильным электродвигателем выравнивание тока, потребляемого от генератора, осуществляется в течение оборота антенны изменением частоты следования зондирующих импульсов, генерируемых передающим устройством.In the considered control system of the valve electric motor, the equalization of the current consumed from the generator is carried out during the rotation of the antenna by changing the repetition rate of the probe pulses generated by the transmitting device.
Область применения системы прототипа ограничена из-за небольшого допустимого диапазона изменения частоты следования зондирующих импульсов РЛС. Это связано с тем, что увеличение частоты ограничивается требованиями по дальности действия РЛС, по обеспечению специальных режимов РЛС и т.д.The scope of the prototype system is limited due to the small permissible range of variation of the repetition rate of the probe radar pulses. This is due to the fact that the increase in frequency is limited by the requirements for the range of the radar, to ensure special modes of the radar, etc.
Таким образом, эффективно устранить модуляцию напряжения на выходе генератора можно только при сравнительно небольшой ветровой нагрузке на антенну и малой скорости вращения антенны, то есть когда происходит небольшое изменение момента на валу вентильного электродвигателя в течение одного оборота антенны.Thus, it is possible to effectively eliminate the modulation of the voltage at the output of the generator only with a relatively small wind load on the antenna and a low speed of rotation of the antenna, that is, when a small change in the moment occurs on the shaft of the valve motor during one revolution of the antenna.
В режиме кругового обзора при небольшой скорости вращения антенны уменьшается скорость обзора и, следовательно, надежность сопровождения высокоскоростных целей, что ограничивает область применения системы управления вентильным электродвигателем вращения антенны.In the circular viewing mode at a low speed of rotation of the antenna, the speed of the review decreases and, therefore, the reliability of tracking high-speed targets, which limits the scope of the control system of the valve motor for rotating the antenna.
Техническим результатом изобретения является улучшение тактико-технических и эксплуатационно-экономических характеристик системы управления вентильным электродвигателем вращения антенны РЛС, а именно сохранение скорости обзора при изменении ветровой нагрузки на полотно антенны, следовательно, увеличение надежности сопровождения высокоскоростных целей, уменьшение номинальной мощности электродвигателя, что приводит к увеличению КПД регулируемого электропривода, уменьшению стоимости, массы, а также улучшению электромагнитной совместимости.The technical result of the invention is to improve the tactical, technical and operational and economic characteristics of the control system of a radar antenna motor of rotation of the radar antenna, namely, maintaining the viewing speed when changing the wind load on the antenna sheet, therefore, increasing the reliability of tracking high-speed targets, reducing the rated power of the electric motor, which leads to increase the efficiency of the adjustable electric drive, reduce the cost, weight, and also improve the electromagnetic ow locality.
Технический результат достигается тем, что в систему управления вентильным электродвигателем вращения антенны РЛС, включающую выпрямитель, инвертор, вентильный электродвигатель, на валу ротора которого установлены датчик скорости и редуктор, выходная ось которого механически соединена с валом антенны, последовательно соединенные преобразователь напряжения и приемопередающие устройства, входами-выходами соединенные с диполями антенны, а также расположенный на антенне датчик величины изгиба ее полотна, выход которого через устройство коррекции скорости, блок управления инвертором и блок драйверов соединен со вторым входом инвертора, причем второй вход блока управления инвертором соединен с первым выходом датчика скорости, а вход выпрямителя подключен к системе автономного электроснабжения (САЭС) [4], вводятся последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и диаграммообразующая система [5], в состав которой входят электронно-вычислительная машина (ЭВМ), фазовращающие устройства и т.д. (на фигуре не показаны). При этом выход диаграммообразующей системы соединен со вторыми входами приемопередающих устройств, а вход аналого-цифрового преобразователя - со вторым выходом датчика скорости. Вход преобразователя напряжения подключен к САЭС. Выход выпрямителя подключен к первому входу инвертора, выход которого подключен к входу вентильного электродвигателя.The technical result is achieved by the fact that the radar antenna rotation motor control system includes a rectifier, an inverter, a valve motor, on the rotor shaft of which a speed sensor and a reducer are installed, the output axis of which is mechanically connected to the antenna shaft, the voltage converter and transceiver devices are connected in series, inputs and outputs connected to the dipoles of the antenna, as well as a sensor located on the antenna of the magnitude of the bend of its canvas, the output of which through the device about speed correction, the inverter control unit and the driver block are connected to the second input of the inverter, the second input of the inverter control unit is connected to the first output of the speed sensor, and the rectifier input is connected to the autonomous power supply system (SAES) [4], analog-digital connected in series a converter and a diagram-forming system [5], which includes an electronic computer (computer), phase-shifting devices, etc. (not shown in the figure). The output of the beam-forming system is connected to the second inputs of the transceiver devices, and the input of the analog-to-digital converter is connected to the second output of the speed sensor. The input of the voltage converter is connected to the NPP. The rectifier output is connected to the first input of the inverter, the output of which is connected to the input of the valve motor.
Выравнивание мощности, потребляемой регулируемым электроприводом, в течение оборота антенны происходит следующим образом. При большой ветровой нагрузке момент сопротивления на валу вентильного электродвигателя увеличивается при соответственном уменьшении скорости вращения антенны. Мощность, потребляемая регулируемым электроприводом, практически не возрастает.The equalization of the power consumed by the adjustable electric drive during the rotation of the antenna is as follows. With a large wind load, the moment of resistance on the shaft of the valve motor increases with a corresponding decrease in the speed of rotation of the antenna. The power consumed by the adjustable electric drive practically does not increase.
При уменьшении ветровой нагрузки момент сопротивления на валу вентильного электродвигателя уменьшается при соответственном увеличении скорости вращения. Мощность, потребляемая регулируемым электроприводом, практически не уменьшается. Таким образом, при неизменной средней скорости ветра время одного оборота антенны не меняется, при этом среднее за оборот значение момента на валу вентильного электродвигателя также остается постоянным при практически постоянной в течение всего оборота потребляемой мощности. В то же время диаграммообразующая система, управляя приемопередающими устройствами и используя информацию от датчика скорости, позволяет осуществлять электронное сканирование диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости так, чтобы скорость вращения диаграммы направленности оставалась примерно постоянной.When the wind load decreases, the moment of resistance on the shaft of the valve electric motor decreases with a corresponding increase in the rotation speed. The power consumed by the adjustable electric drive is practically not reduced. Thus, at a constant average wind speed the time of one revolution of the antenna does not change, while the average per revolution value of the moment on the shaft of the valve electric motor also remains constant at almost constant power consumption during the entire revolution. At the same time, the beam-forming system, controlling transceiver devices and using information from the speed sensor, allows electronic scanning of the antenna radiation pattern in the horizontal plane so that the rotation speed of the radiation pattern remains approximately constant.
Таким образом, при переменной нагрузке на валу вентильного электродвигателя происходит выравнивание мощности, потребляемой регулируемым электроприводом от САЭС в течение одного оборота антенны, при этом перемещение диаграммы направленности в горизонтальной плоскости происходит практически с постоянной скоростью.Thus, with a variable load on the shaft of the valve electric motor, the power consumed by the regulated electric drive from the Nuclear Power Plant during one revolution of the antenna is equalized, while the radiation pattern moves in the horizontal plane at a practically constant speed.
На фигуре представлена структурная схема системы управления вентильным электродвигателем вращения антенны РЛС, где приняты следующие обозначения:The figure shows a structural diagram of a control system of a valve motor of rotation of the radar antenna, where the following notation:
1 - САЭС;1 - SAES;
2 - преобразователь напряжения;2 - voltage converter;
3 - выпрямитель;3 - rectifier;
4 - приемопередающие устройства;4 - transceiver devices;
5 - инвертор;5 - inverter;
6 - блок драйверов;6 - driver block;
7 - блок управления инвертором;7 - inverter control unit;
8 - устройство коррекции скорости;8 - speed correction device;
9 - диаграммообразующая система;9 - chart-forming system;
10 - вентильный электродвигатель;10 - valve electric motor;
11 - аналого-цифровой преобразователь;11 - analog-to-digital Converter;
12 - датчик скорости;12 - speed sensor;
13 - датчик величины изгиба полотна антенны;13 - sensor value of the bend of the antenna sheet;
14 - редуктор.14 - gear.
Система управления вентильным электродвигателем вращения антенны РЛС содержит преобразователь напряжения 2 и выпрямитель 3, входами соединенные с САЭС 1 (например, сеть электроснабжения общего назначения или дизель-генератор). Выход выпрямителя 3 подключен к первому входу инвертора 5, выходом подключенного к вентильному электродвигателю 10. Вал вентильного электродвигателя 10 механически соединен с редуктором 14, выходная ось которого, в свою очередь, механически соединена с валом антенны. Выход преобразователя напряжения 2 подключен к первым входам приемопередающих устройств 4, входами-выходами соединенных с диполями антенны, а вторые входы - с выходом диаграммообразующей системы 9, вход которой соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 11.The radar antenna rotation motor for controlling the radar antenna contains a voltage converter 2 and a rectifier 3, inputs connected to SAES 1 (for example, a general-purpose power supply network or a diesel generator). The output of the rectifier 3 is connected to the first input of the inverter 5, the output connected to the valve motor 10. The shaft of the valve motor 10 is mechanically connected to the gearbox 14, the output axis of which, in turn, is mechanically connected to the shaft of the antenna. The output of the voltage converter 2 is connected to the first inputs of the transceiver devices 4, inputs and outputs connected to the dipoles of the antenna, and the second inputs to the output of the beam-forming system 9, the input of which is connected to the output of the analog-to-digital converter 11.
На валу ротора вентильного электродвигателя 10 установлен датчик скорости 12. Первый выход датчика скорости 12 подсоединен ко второму входу блока управления 7 инвертором 5 и через блок драйверов 6 - ко второму входу инвертора 5. Второй выход датчика скорости 12 подключен к входу аналого-цифрового преобразователя 11.A speed sensor 12 is installed on the rotor shaft of the valve motor 10. The first output of the speed sensor 12 is connected to the second input of the control unit 7 by the inverter 5 and through the driver block 6 to the second input of the inverter 5. The second output of the speed sensor 12 is connected to the input of the analog-to-digital converter 11 .
Выход датчика величины изгиба 13 полотна антенны через устройство коррекции скорости 8 подключен к первому входу блока управления 7 инвертором 5.The output of the sensor of the magnitude of the bend 13 of the antenna sheet through the speed correction device 8 is connected to the first input of the control unit 7 by the inverter 5.
Система управления вентильным электродвигателем антенны РЛС работает следующим образом.The control system of the radar antenna motor of the radar operates as follows.
Включается САЭС 1, на выходе которой появляется трехфазное напряжение 380 В, 50 Гц, подаваемое на входы выпрямителя 3 и преобразователя напряжения 2. С выхода преобразователя напряжения 2 постоянное напряжение поступает на первые входы приемопередающих устройств 4. Одновременно требуемые напряжения питания подаются на другие блоки и устройства системы управления (на фигуре не обозначены). Входы-выходы приемопередающих устройств 4 обеспечивают передачу зондирующих импульсов и прием отраженных сигналов через диполи антенны. Суммарное поле диполей образуют диаграмму направленности.The SAES 1 is turned on, at the output of which a three-phase voltage of 380 V, 50 Hz appears, supplied to the inputs of the rectifier 3 and voltage converter 2. From the output of the voltage converter 2, a constant voltage is supplied to the first inputs of the transceiver devices 4. At the same time, the required supply voltages are supplied to other units and control system devices (not indicated in the figure). The inputs and outputs of the transceiver devices 4 provide the transmission of sounding pulses and the reception of reflected signals through the dipoles of the antenna. The total field of the dipoles form a radiation pattern.
С выхода выпрямителя 3 постоянное напряжение подается на первый вход инвертора 5.From the output of the rectifier 3, a constant voltage is supplied to the first input of the inverter 5.
Блок управления 7 инвертором 5 подает импульсы на вход блока драйверов 6, который формирует импульсы для управления транзисторами инвертора 5.The control unit 7 of the inverter 5 supplies pulses to the input of the driver unit 6, which generates pulses for controlling the transistors of the inverter 5.
Трехфазное напряжение с инвертора 5 подается на вход вентильного электродвигателя 10. Начинается плавный разгон вентильного электродвигателя 10, редуктора 14 и антенны.Three-phase voltage from the inverter 5 is supplied to the input of the valve motor 10. The smooth acceleration of the valve motor 10, the gearbox 14 and the antenna begins.
Разгон вентильного электродвигателя 10 осуществляется до заданной величины скорости вращения антенны, определяемой с помощью датчика скорости 12. Сигнал с первого выхода датчика скорости 12 подается на второй вход блока управления 7 инвертором 5, который через блок драйверов 6 и инвертор 5 осуществляет соответствующее воздействие на вентильный электродвигатель 10.Acceleration of the valve motor 10 is carried out to a predetermined value of the antenna rotation speed determined using the speed sensor 12. The signal from the first output of the speed sensor 12 is fed to the second input of the control unit 7 by inverter 5, which through the driver block 6 and inverter 5 carries out the corresponding effect on the valve 10.
В процессе вращения при возрастании ветровой нагрузки происходит изгиб полотна антенны больше допустимой величины. Поскольку полотно антенны имеет ограниченную жесткость конструкции, то с выхода датчика величины изгиба 13 полотна антенны, представляющего собой совокупность тензорезисторов, прикрепленных к несущей конструкции антенны (действие тензорезисторов основано на принципе изменения сопротивления металлов и полупроводников под действием деформации), соответствующий сигнал подается на вход устройства коррекции скорости 8. С выхода устройства коррекции скорости 8 сигнал подается на первый вход блока управления 7 инвертором 5. Здесь сигнал проходит обработку и передается на блок драйверов 6, далее - последовательно на инвертор 5 и на вентильный электродвигатель 10, в результате чего скорость вращения антенны уменьшается.During rotation, with increasing wind load, the antenna web bends more than the permissible value. Since the antenna sheet has a limited structural rigidity, from the output of the sensor the magnitude of the bend 13 of the antenna sheet, which is a set of strain gauges attached to the supporting structure of the antenna (the action of the strain gauges is based on the principle of changing the resistance of metals and semiconductors under the action of deformation), the corresponding signal is fed to the input of the device speed correction 8. From the output of the speed correction device 8, the signal is supplied to the first input of the control unit 7 by inverter 5. Here, the signal Odita processing and is transmitted to the drive unit 6, further - in series to the inverter 5 and the valve motor 10, whereby the rotation speed of the antenna is reduced.
В процессе вращения при уменьшении ветровой нагрузки датчик величины изгиба 13 полотна антенны формирует соответствующий сигнал, момент на валу вентильного электродвигателя 10 увеличивается и, как следствие, скорость вращения антенны возрастает.In the process of rotation with a decrease in wind load, the sensor of the magnitude of the bend 13 of the antenna sheet generates a corresponding signal, the moment on the shaft of the valve motor 10 increases and, as a result, the rotation speed of the antenna increases.
Таким образом, время одного оборота антенны не изменяется и средняя скорость вращения в течение одного ее оборота остается постоянной.Thus, the time of one revolution of the antenna does not change and the average speed of rotation during one revolution remains constant.
Дальнейшее вращение антенны происходит при допустимой величине изгиба. Вследствие этого скорость вращения антенны в течение одного ее оборота зависит от величины изгиба полотна антенны.Further rotation of the antenna occurs at an acceptable value of bending. As a result of this, the rotation speed of the antenna during one revolution depends on the magnitude of the bend of the antenna sheet.
Таким образом, ограничением для скорости вращения антенны является не перегрузка вентильного электродвигателя 10 по току, а прочностные характеристики антенны (допустимая величина изгиба). Со второго выхода датчика скорости 12 сигнал подается на аналого-цифровой преобразователь 11 и далее на ЭВМ диаграммообразующей системы 9, где по определенной программе, основанной на пропорциональной зависимости выходного сигнала датчика скорости 12 от текущей скорости вращения антенны, формируются сигналы управления приемопередающими устройствами 4, влияющими на горизонтальное положение диаграммы направленности антенны, а затем - на вторые входы приемопередающих устройств 4. Соответствующий сигнал управления диаграммообразующей системы 9 осуществляет требуемое сканирование диаграммы направленности.Thus, the limitation on the rotational speed of the antenna is not overload of the valve motor 10 in current, but the strength characteristics of the antenna (allowable bending value). From the second output of the speed sensor 12, the signal is fed to an analog-to-digital converter 11 and then to the computer of the beam-forming system 9, where, according to a certain program, based on the proportional dependence of the output signal of the speed sensor 12 on the current antenna rotation speed, control signals from transceivers 4 are formed, affecting to the horizontal position of the antenna radiation pattern, and then to the second inputs of the transceiver devices 4. The corresponding control signal of the beamforming system Mode 9 performs the required radiation pattern scan.
При постоянной скорости вращения антенны (антенна вращается в одну сторону по часовой стрелке) диаграмма направленности в горизонтальной плоскости не смещается (остается перпендикулярной полотну антенны). При наличии ветра и сохранении постоянной средней скорости вращения в течение одного оборота происходит периодическое (с частотой вращения антенны) изменение ее текущей скорости вращения, что фиксируется датчиком скорости 12 и аналого-цифровым преобразователем 11, вследствие чего происходит периодическое смещение направления диаграммы направленности с той же частотой в противофазе со скоростью, пропорциональной переменной составляющей выходного сигнала датчика скорости 12.At a constant speed of rotation of the antenna (the antenna rotates in one direction clockwise), the radiation pattern in the horizontal plane does not shift (it remains perpendicular to the antenna sheet). In the presence of wind and maintaining a constant average speed of rotation for one revolution, there is a periodic (with the antenna rotation speed) change in its current rotation speed, which is recorded by the speed sensor 12 and the analog-to-digital converter 11, as a result of which the directional pattern is periodically shifted from the same frequency in antiphase with a speed proportional to the variable component of the output signal of the speed sensor 12.
При уменьшении скорости вращения антенны начинается смещение диаграммы направленности в направлении вращения антенны. Таким образом, скорость перемещения диаграммы направленности в горизонтальной плоскости остается постоянной.When the antenna rotation speed decreases, the radiation pattern begins to shift in the direction of rotation of the antenna. Thus, the horizontal velocity of the radiation pattern remains constant.
При увеличении скорости вращения антенны начинается смещение диаграммы направленности в направлении, противоположном вращению антенны. Таким образом, скорость перемещения диаграммы направленности в горизонтальной плоскости также остается постоянной.As the antenna rotation speed increases, the radiation pattern begins to shift in the opposite direction to the antenna rotation. Thus, the horizontal velocity of the radiation pattern also remains constant.
Обратная связь датчика величины изгиба 13 полотна антенны обеспечивает скорость вращения антенны примерно пропорциональную моменту на валу вентильного электродвигателя 10 или его току питания.The feedback of the sensor of the magnitude of the bend 13 of the antenna sheet provides an antenna rotation speed approximately proportional to the moment on the shaft of the valve motor 10 or its supply current.
В зависимости от положения антенны относительно направления ветра из-за изменения ветровой нагрузки на антенну (а следовательно, и на вал электродвигателя) в течение одного оборота происходит соответствующее изменение скорости вращения.Depending on the position of the antenna relative to the direction of the wind, due to a change in the wind load on the antenna (and therefore on the motor shaft), a corresponding change in the rotation speed occurs during one revolution.
При поперечном положении антенны относительно направления ветра происходит увеличение ветровой нагрузки и уменьшение скорости вращения, которая фиксируется датчиком скорости 12. Момент сопротивления на валу вентильного электродвигателя 10 увеличивается, а его скорость уменьшается. Мощность, потребляемая регулируемым электроприводом, практически не возрастает.With the transverse position of the antenna relative to the direction of the wind, the wind load increases and the rotation speed decreases, which is detected by the speed sensor 12. The resistance moment on the shaft of the valve motor 10 increases and its speed decreases. The power consumed by the adjustable electric drive practically does not increase.
При продольном положении антенны относительно направления ветра происходит уменьшение ветровой нагрузки и увеличение скорости вращения, которая фиксируется датчиком величины изгиба 13 полотна антенны. Момент сопротивления на валу вентильного электродвигателя 10 уменьшается, а скорость вращения его вала возрастает. Мощность, потребляемая регулируемым электроприводом, практически не уменьшается. РЛС потребляет от САЭС 1 практически постоянную мощность.With the longitudinal position of the antenna relative to the direction of the wind, there is a decrease in wind load and an increase in the rotation speed, which is detected by the sensor of the magnitude of the bend 13 of the antenna sheet. The moment of resistance on the shaft of the valve motor 10 decreases, and the rotation speed of its shaft increases. The power consumed by the adjustable electric drive is practically not reduced. The radar consumes almost constant power from the NPP 1.
Использование предлагаемой системы управления позволяет РЛС работать при большом изменении скорости вращения за время одного оборота антенны. В системе управления вентильным электродвигателем не происходит большого увеличения момента сопротивления на валу, нет необходимости перехода на пониженную скорость вращения, что приводит к уменьшению скорости обзора РЛС.Using the proposed control system allows the radar to work with a large change in speed during one revolution of the antenna. In the control system of the valve motor there is no large increase in the moment of resistance on the shaft, there is no need to switch to a lower rotation speed, which leads to a decrease in the radar viewing speed.
В предлагаемой системе за время одного оборота антенны при возрастании момента сопротивления на валу происходит соответствующее уменьшение скорости вращения, а при уменьшении момента сопротивления - соответствующее увеличение скорости вращения. В то же время за счет применения электронного сканирования скорость перемещения диаграммы направленности в горизонтальной плоскости не изменяется.In the proposed system, during one revolution of the antenna with an increase in the moment of resistance on the shaft, a corresponding decrease in the speed of rotation occurs, and with a decrease in the moment of resistance, a corresponding increase in the speed of rotation occurs. At the same time, due to the use of electronic scanning, the velocity of the radiation pattern in the horizontal plane does not change.
При отсутствии пониженной скорости вращения антенны скорость обзора и надежность сопровождения высокоскоростных целей сохраняются.In the absence of a reduced antenna rotation speed, the viewing speed and reliability of tracking high-speed targets are preserved.
При высоких скоростях маневра современных аэродинамических воздушных и космических объектов изменение (уменьшение) скорости обзора пространства (темпа выдачи данных) чревато потерей цели.At high maneuver speeds of modern aerodynamic air and space objects, a change (decrease) in the speed of the survey of space (the rate of data output) is fraught with loss of target.
Потребление мощности от САЭС 1 регулируемым электроприводом и приемопередающими устройствами 4 практически остается постоянным.The power consumption from the NPP 1 controlled electric drive and transceiver devices 4 remains almost constant.
Постоянство мощности, потребляемой регулируемым электроприводом и приемопередающими устройствами 4, устраняет возможность перегрузки САЭС 1 ограниченной мощности и обеспечивает ее устойчивую работу.The constancy of the power consumed by the controlled electric drive and transceiver devices 4 eliminates the possibility of overloading the NPP 1 of limited power and ensures its stable operation.
Выбор вентильного электродвигателя осуществляется по величине его номинального момента, равного эквивалентному моменту сопротивления на валу. При использовании предлагаемой системы управления момент на валу уменьшается, при этом номинальная мощность вентильного электродвигателя уменьшается на 20…30%. Таким образом, снижается стоимость электродвигателя, его масса и габариты.The selection of the valve motor is carried out according to the value of its rated moment equal to the equivalent moment of resistance on the shaft. When using the proposed control system, the torque on the shaft is reduced, while the rated power of the valve motor is reduced by 20 ... 30%. Thus, the cost of the electric motor, its mass and dimensions are reduced.
Следует также отметить, что электродвигатель имеет максимальный КПД при номинальной нагрузке на валу. Следовательно, возрастает КПД вентильного электродвигателя.It should also be noted that the electric motor has maximum efficiency at rated shaft load. Therefore, the efficiency of the valve motor increases.
Если снижается мощность вентильного электродвигателя, то для его питания требуется САЭС 1 с дизель-генератором меньшей номинальной мощности. Он также будет иметь меньшую стоимость, массу и габариты.If the power of the valve electric motor is reduced, then for its power supply it is required SAES 1 with a diesel generator of lower rated power. It will also have a lower cost, weight and dimensions.
Предлагаемая система управления вентильным электродвигателем вращения антенны РЛС оптимальна с точки зрения электромагнитной совместимости, а именно: потребляемая мощность на валу вентильного электродвигателя практически постоянна. В результате потребляемая от источника напряжения мощность выравнивается, электромагнитная совместимость возрастает, что положительно влияет на эффективность работы РЛС в целом.The proposed control system of the valve motor of rotation of the radar antenna is optimal from the point of view of electromagnetic compatibility, namely: the power consumption on the shaft of the valve motor is almost constant. As a result, the power consumed from the voltage source is leveled, electromagnetic compatibility increases, which positively affects the overall radar efficiency.
Уменьшение номинальной мощности электродвигателя и улучшение электромагнитной совместимости при улучшении других указанных тактико-технических и эксплуатационно-экономических характеристик системы управления вентильным электродвигателем и РЛС в целом достигнуто благодаря обратным связям цепочек признаков «датчик величины изгиба 13 полотна антенны, устройство коррекции скорости 8, блок управления 7 инвертором 5, блок драйверов 6, инвертор 5, вентильный электродвигатель 10, редуктор 14» и «вентильный электродвигатель 10, датчик скорости 12, блок управления 7 инвертором 5, блок драйверов 6, инвертор 5, вентильный электродвигатель 10» и введению в патентуемую систему отличительных признаков с соответствующими связями.The reduction of the rated motor power and the improvement of electromagnetic compatibility while improving the other specified tactical, technical and operational-economic characteristics of the control system of the valve motor and the radar as a whole was achieved thanks to the feedback of the feature chains “bend value sensor 13 of the antenna sheet, speed correction device 8, control unit 7 inverter 5, driver block 6, inverter 5, valve motor 10, gearbox 14 "and" valve motor 10, speed sensor 1 2, the control unit 7 of the inverter 5, the driver unit 6, the inverter 5, the valve motor 10 "and the introduction into the patented system of distinctive features with corresponding connections.
Таким образом, введение диаграммообразующей системы, содержащей ЭВМ и фазовращающие устройства, и аналого-цифрового преобразователя в систему управления вентильным электродвигателем вращения антенны РЛС, содержащую выпрямитель, инвертор, вентильный электродвигатель, датчик скорости, редуктор, устройство коррекции скорости, блок управления инвертором, блок драйверов, датчик величины изгиба полотна антенны, преобразователь напряжения и приемопередающие устройства с соответствующими связями, позволило улучшить тактико-технические и эксплуатационно-экономические характеристики системы.Thus, the introduction of a diagram-forming system containing a computer and phase-shifting devices, and an analog-to-digital converter into the control system of a radar antenna motor of rotation of the radar, containing a rectifier, inverter, valve motor, speed sensor, gearbox, speed correction device, inverter control unit, driver block , a sensor for the magnitude of the bend of the antenna sheet, a voltage converter and transceiver devices with appropriate connections, allowed to improve the tactical and technical operational and economic characteristics of the system.
Источники информацииInformation sources
1. Кириенко В.П., Стрелков В.Ф., Тетенькин Л.В. Система электропитания радиолокационного комплекса / Сборник докладов 1-й Всероссийской конференции по средствам электропитания. Санкт-Петербург, 2007, с.21-27.1. Kirienko V.P., Strelkov V.F., Tetenkin L.V. Power supply system for the radar complex / Collection of reports of the 1st All-Russian Conference on Power Supply. St. Petersburg, 2007, pp. 21-27.
2. Хватов С.В., Стрелков В.Ф., Тетенькин Л.В. Оптимизация режимов работы электроприводов вращения антенно-мачтовых устройств РЛС / Известия ТулГУ. Тула, 2010, с.186-190.2. Khvatov S.V., Strelkov V.F., Tetenkin L.V. Optimization of operating modes of electric rotation drives of antenna-mast devices of the radar / Izvestia TulGU. Tula, 2010, p.186-190.
3. Патент на изобретение РФ №2450394 «Система управления вентильным электродвигателем вращения антенны РЛС», авторы: Хватов С.В., Стрелков В.Ф., Ваняев В.В., опубл. 10.05.2012, МПК H01Q 7/00.3. Patent for the invention of the Russian Federation No. 2450394 "Control system for a rotary radar antenna rotational motor", authors: Khvatov SV, Strelkov VF, Vanyaev VV, publ. 05/10/2012, IPC H01Q 7/00.
4. Источники электропитания электронных средств / Костиков В.Г., Парфенов Ε.М., Шахнов В.А. - М.: Горячая линия - телеком, 2001. - 344 с.4. Sources of power supply of electronic means / Kostikov VG, Parfenov Ε.M., Shakhnov V.A. - M .: Hot line - telecom, 2001 .-- 344 p.
5. Активные фазированные антенные решетки / Под ред. Д.И. Воскресенского и А.И. Канащенкова. - М.: Радиотехника, 2004. - 488 с.5. Active phased antenna arrays / Ed. DI. Voskresensky and A.I. Kanaschenkova. - M.: Radio Engineering, 2004 .-- 488 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013120567/08A RU2541151C2 (en) | 2013-05-06 | 2013-05-06 | System for controlling brushless dc electric motor for rotating radar antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013120567/08A RU2541151C2 (en) | 2013-05-06 | 2013-05-06 | System for controlling brushless dc electric motor for rotating radar antenna |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013120567A RU2013120567A (en) | 2014-11-20 |
| RU2541151C2 true RU2541151C2 (en) | 2015-02-10 |
Family
ID=53287286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013120567/08A RU2541151C2 (en) | 2013-05-06 | 2013-05-06 | System for controlling brushless dc electric motor for rotating radar antenna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2541151C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2677690C1 (en) * | 2018-03-06 | 2019-01-21 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Control system of electric engine of rotation of radar antenna |
| RU2794200C1 (en) * | 2022-11-25 | 2023-04-12 | Акционерное общество "Ижевский электромеханический завод "Купол" | Guidance station antenna drive control system |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5166693A (en) * | 1989-12-11 | 1992-11-24 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Mobile antenna system |
| RU2149438C1 (en) * | 1999-03-19 | 2000-05-20 | Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН | Method for automatic control of operations of engine |
| RU94087U1 (en) * | 2009-12-07 | 2010-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (НГТУ) | RADIATION ANTENNA RADAR ELECTRIC MOTOR CONTROL SYSTEM |
| RU2392707C1 (en) * | 2009-01-28 | 2010-06-20 | Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" | Hybrid mirror scanning antenna for multi-mode space synthetic aperture radar |
| RU2450394C1 (en) * | 2011-04-11 | 2012-05-10 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | System of ac electronic motor control for radar antenna rotation |
| RU127958U1 (en) * | 2012-09-20 | 2013-05-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское Бюро точного машиностроения имени А.Э. Нудельмана | SCAN DRIVE CONTROL DRIVE CONTROL SYSTEM |
-
2013
- 2013-05-06 RU RU2013120567/08A patent/RU2541151C2/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5166693A (en) * | 1989-12-11 | 1992-11-24 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Mobile antenna system |
| RU2149438C1 (en) * | 1999-03-19 | 2000-05-20 | Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН | Method for automatic control of operations of engine |
| RU2392707C1 (en) * | 2009-01-28 | 2010-06-20 | Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" | Hybrid mirror scanning antenna for multi-mode space synthetic aperture radar |
| RU94087U1 (en) * | 2009-12-07 | 2010-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (НГТУ) | RADIATION ANTENNA RADAR ELECTRIC MOTOR CONTROL SYSTEM |
| RU2450394C1 (en) * | 2011-04-11 | 2012-05-10 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | System of ac electronic motor control for radar antenna rotation |
| RU127958U1 (en) * | 2012-09-20 | 2013-05-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское Бюро точного машиностроения имени А.Э. Нудельмана | SCAN DRIVE CONTROL DRIVE CONTROL SYSTEM |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2677690C1 (en) * | 2018-03-06 | 2019-01-21 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Control system of electric engine of rotation of radar antenna |
| RU2794200C1 (en) * | 2022-11-25 | 2023-04-12 | Акционерное общество "Ижевский электромеханический завод "Купол" | Guidance station antenna drive control system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013120567A (en) | 2014-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20040183307A1 (en) | Wind power generation system | |
| EP2871751B1 (en) | Wireless power supply system, and power transmission device | |
| US7952215B2 (en) | Wind turbine generator, wind turbine generator system, and power generation control method of wind turbine generator | |
| US20070035135A1 (en) | Wind power generation evaluation system and predictive control service system for use with wind power generator | |
| CN202142644U (en) | Satellite antenna and antenna frame controller | |
| JP2008092704A (en) | Power feeding system between road vehicle | |
| CN102904517B (en) | Maximum power tracking control method for excitation synchronous generator | |
| US20180358921A1 (en) | Solar tracker | |
| JP2017053274A (en) | Wind turbine generator system or method for controlling the same | |
| US20180128243A1 (en) | Damping mechanical oscillations of a wind turbine | |
| US9115687B2 (en) | Efficient wave energy conversion using cycloidal turbines | |
| JP4246179B2 (en) | Power system control device, power system control device, power system control method, and power system control method | |
| US8274029B2 (en) | Inverter with integrated control and regulation for a tracker | |
| RU2541151C2 (en) | System for controlling brushless dc electric motor for rotating radar antenna | |
| CN1105422A (en) | Earth/gyro power transducer | |
| KR20140042658A (en) | Wind power system | |
| JP5813372B2 (en) | Sunlight collection system | |
| RU2450394C1 (en) | System of ac electronic motor control for radar antenna rotation | |
| KR101890359B1 (en) | Beam Width Adjusting Apparatus for Periodically Rotating Radar and Long Range Radar System | |
| JP2020041498A (en) | Wind power generation system and control method therefor | |
| KR101709126B1 (en) | Control Method for Stabilizing the Floating Offshore Wind Turbine | |
| RU94087U1 (en) | RADIATION ANTENNA RADAR ELECTRIC MOTOR CONTROL SYSTEM | |
| KR101230559B1 (en) | A solar tracking apparatus | |
| JP2004088443A (en) | Method and system for transmitting power by microwave | |
| CN113778139A (en) | Angle tracker, angle tracking method and photovoltaic tracking system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |