SU1640808A1 - Device for sensing angular position of shaft of two-phase synchronous motor with magnetically unbalanced rotor - Google Patents
Device for sensing angular position of shaft of two-phase synchronous motor with magnetically unbalanced rotor Download PDFInfo
- Publication number
- SU1640808A1 SU1640808A1 SU884449722A SU4449722A SU1640808A1 SU 1640808 A1 SU1640808 A1 SU 1640808A1 SU 884449722 A SU884449722 A SU 884449722A SU 4449722 A SU4449722 A SU 4449722A SU 1640808 A1 SU1640808 A1 SU 1640808A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- phase
- output
- inputs
- adder
- outputs
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к электротехнике . Цель изобретени - упрощение путем использовани одинаковых по составу функциональных схем дл формировани выходных напр жений. С этой целью в устройство дл определени углового положени вала двухфазного синхронного двигател с магнитной асимметрией ротора введены формирователи 3 и 4 фазной ЭДС, сумматоры 13 и 14 и фазочувствитель- ный выпр митель 12. На выходах сумматоров 8 и 14 формируютс t напр жени , измен ющиес по законам косинуса и синуса двойного угла поворота ротора синхронного двигател , к разным цеп м которого подключены входы формирователей 3 и 4. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. с SSThe invention relates to electrical engineering. The purpose of the invention is to simplify by using identical in composition functional circuits for generating output voltages. To this end, the device for determining the angular position of the shaft of a two-phase synchronous motor with magnetic asymmetry of the rotor includes 3 and 4 phase EMF shapers, adders 13 and 14, and a phase-sensitive rectifier 12. At the outputs of adders 8 and 14, t voltages are generated that vary according to the laws of cosine and sine of the double angle of rotation of the rotor of a synchronous motor, the inputs of the formers 3 and 4 are connected to different circuits. 1 Cp f-ly, 4 ill. with SS
Description
ОABOUT
4 О 004 O 00
О 00About 00
Изобретение относитс к электротехнике , а именно к устройствам дл управлени приводами с синхронными двигател ми, имеющими различные значени продольной и поперечной индуктивностей фазных обмоток статора может быть использовано в тех электроприводах, в которых из требований к конструкции и эксплуатации невозможно установить отдельный датчик углового положени ротора синхронного двигател .The invention relates to electrical engineering, namely, devices for controlling synchronous motors with different values of the longitudinal and transverse inductances of the stator phase windings can be used in electric drives in which, from the requirements for design and operation, it is impossible to install a separate rotor angle sensor. engine
Целью изобретени вл етс упрощение путем использовани одинаковых по составу функциональных схем дл формировани выходных напр жений, а также улучшение формы выходных напр жений путем устранени пульсаций выходного напр жени .The aim of the invention is to simplify by using identical in composition functional circuits for generating output voltages as well as improving the shape of the output voltages by eliminating the output voltage ripple.
На фиг. 1 представлена функциональна схема устройства дл определени -углового положени вала двухфазного синхронного двигател , на фиг.2-4 - основные узлы устройства. FIG. Figure 1 shows the functional diagram of the device for determining the angle of the shaft position of a two-phase synchronous motor, in Figures 2-4, the main components of the device.
Устройство дл определени углового положени вала двухфазного синхронного двигател содержит первый 1 и второй 2 измерители скоростей изменени фазного тока, первый 3 и второй 4 формирователи фазной ЭДС,первый 5 и второй 6 формирователи опорных напр жений, первый 7 и второй 8 сумматоры,с первого по четвертый фазо- чувствительные выпр мители 9-12 и тре тий 13 и четвертый 14 сумматоры. Измерители 1 и 2 и формирователи 3 и 4 своими входными цеп ми подключаютс к фазным цеп м синхронного двигател (не показаны). Выходы измерител 1 и формировател фазной ЭДС. 3 подключены к входу сумматора 7, выходы измерител 2 и формировател фазной ЭДС 4 подключены .к входам сумматора 13.The device for determining the angular position of the shaft of a two-phase synchronous motor contains the first 1 and second 2 velocity meters for changing the phase current, the first 3 and second 4 formers of phase EMF, the first 5 and second 6 formers of reference voltages, the first 7 and second 8 adders, first through the fourth phase-sensitive rectifiers 9–12 and the third 13 and the fourth 14 adders. Meters 1 and 2 and drivers 3 and 4 are connected to the phase circuits of a synchronous motor (not shown) with their input circuits. The outputs of the meter 1 and the driver phase EMF. 3 are connected to the input of the adder 7, the outputs of the meter 2 and the phase emulator 4 are connected to the inputs of the adder 13.
Входы формирователей 5 и 6 опорного напр жени подключены соответственного к выходам измерителей 1 и 2 скоростей изменени фазного тока синхронного двигател . Выход сумматора подключен к амплитудным входам фазо- чувствительных выпр мителей 10 и 11, а выход сумматора 13 - к амплитудным входам фазочувствительных выпр мителей 9 и 12 о Опбрные входы выпр мителей 9 и 11 соединены с выходом формировател 6 опорного напр жени , а опорные входы выпр мителей 10 и 12The inputs of the driver 5 and 6 of the reference voltage are connected to the outputs of the meters 1 and 2 of the speeds of changing the phase current of the synchronous motor. The output of the adder is connected to the amplitude inputs of the phase-sensitive rectifiers 10 and 11, and the output of the adder 13 to the amplitude inputs of the phase-sensitive rectifiers 9 and 12 o The reference inputs of the rectifiers 9 and 11 are connected to the output of the reference voltage forcing 6, and the reference inputs of rectifiers miteles 10 and 12
5 0 55 0 5
00
соединены с выходом формировател 5 опорного напр жени . Выходы фазочувствительных выпр мителей 9 и 10 подключены к входам сумматора 8, а выпр мителей 11 и 12 - к входам сумматора 14.connected to the output of the driver 5 of the reference voltage. The outputs of the phase-sensitive rectifiers 9 and 10 are connected to the inputs of the adder 8, and the rectifiers 11 and 12 to the inputs of the adder 14.
На выходах сумматоров 8 и 14 формируютс напр жени , измен ющиес по законам косинуса и синуса двойного угла Q поворота ротора синхронного двигател соответственно. Эти напр жени используютс в электроприводе дл формировани электромагнитного момента.At the outputs of adders 8 and 14, voltages are generated, varying according to the laws of cosine and sine of the double angle Q of rotation of the rotor of a synchronous motor, respectively. These voltages are used in an electric drive to generate an electromagnetic moment.
Дл улучшени формы выходных напр жений за счет уменьшени в них уровн пульсирующих напр жений устройство снабжено дополнительно п тым и шестым сумматорами 15 и 16 и первым и вторым RC-фильтрами 17 и 18. Первые входы сумматоров 15 и 16 подключены соответственно к выходам измерителей 1 и 2 скорости изменени фазного тока, а вторые входы - к выходам формирователей 3 и 4 фазной ЭДС.To improve the shape of the output voltages by reducing the level of pulsating voltages in them, the device is additionally equipped with fifth and sixth adders 15 and 16 and the first and second RC filters 17 and 18. The first inputs of the adders 15 and 16 are connected respectively to the outputs of the meters 1 and 2 speeds of change of the phase current, and the second inputs - to the outputs of the formers 3 and 4 of the phase emf.
Сумматор 15 соединен последовательно с фильтром 17, выход которого подключен к третьему входу сумматора 7. Сумматор 16 соединен последовательно с фильтром 18, выход которого подключен к третьему входу сумматора 13.The adder 15 is connected in series with the filter 17, the output of which is connected to the third input of the adder 7. The adder 16 is connected in series with the filter 18, the output of which is connected to the third input of the adder 13.
В качестве измерителей скорости изменени фазного тока и формирователей фазной ЭДС могут быть использованы соответственно вторичные обмотки сглаживающих дросселей в фазных цеп х синхронного двигател и дополнительных измерительных фазных обмоток этого двигател . Вместо дросселей можно использовать продифференцированные выходные напр жени измерителей фазного тока.The secondary windings of smoothing chokes in the phase circuits of a synchronous motor and additional measuring phase windings of this engine can be used as measuring instruments for the rate of change of the phase current and formers of the phase EMF. Instead of chokes, you can use differentiated output voltages of phase current meters.
Формирователи опорного напр жени могут быть выполнены на двух операционных усилител х 19и20 (фиг.2) и резисторах с сопротивлением г во входных и выходных цеп х.The reference voltage drivers can be made on two operational amplifiers 19 and 20 (Fig. 2) and resistors with resistance r in the input and output circuits.
Первый каскад (операционный усилитель 19) выполнен по схеме с положительной обратной св зью и выполн ет роль формировател напр жени пр моугольной формы. Второй каскад (операционный усилитель 20) выполнен по схеме обычного -усилител с коэффициентом усилени , равным единице,The first stage (operational amplifier 19) is made according to a scheme with positive feedback and serves as a square voltage driver. The second stage (operational amplifier 20) is made according to the usual-amplifier circuit with a gain equal to one,
и выполн ет роль инвертора напр жени . Входное напр жение UgXпоступает от измерителей скорости изменени 1 или 2 фазного тока. Выходные напр жени Uand serves as a voltage inverter. The input voltage UgX comes from a rate meter of 1 or 2 phase currents. Output Voltages U
6ЫХ6S
и -Uand -U
Бых выполн ют рольBych perform the role of
опорных напр жений дл фазочувстви- тельных выпр мителей 9-12.reference voltages for phase sensitive rectifiers 9-12.
Каждый сумматор, вход щий в состав устройства, представл ет собой схему обычного линейного усилител напр жени на базе операционного усилител 21 (фиг.З) с двум резисторами с сопротивлени ми г и R на выходе и резистором с сопротивлением RJ в цепи обратной св зи. В зависимости от места расположени на входы сумматора поступают напр жени U6Ji(n U61(ii либо от измерител 1 и формировател 3, либо от измерител 2 и формировател 4, либо с выходов фазочувствительных выпр мителей 9 и 10, 11 и 12. При этом с цель уменьшени уровн помех с частотой f, поступаюпдех с выходов фазочувствительных выпр мителей, в цеп х об-- ратных св зей сумматоров 8 и 14 примен ют конденсаторы, т.е. совмещают функции суммировани с функци ми фильтрации.Each adder included in the device is a conventional linear voltage amplifier circuit based on operational amplifier 21 (Fig. 3) with two resistors with resistances r and R at the output and a resistor with resistance RJ in the feedback circuit. Depending on the location, voltages U6Ji come to the inputs of the adder (n U61 (ii either from meter 1 and shaper 3, or from meter 2 and shaper 4, or from the outputs of phase-sensitive rectifiers 9 and 10, 11 and 12. At the same time, The goal of reducing the noise level with the frequency f, coming from the outputs of phase-sensitive rectifiers, uses capacitors in the feedback circuits of the adders 8 and 14, i.e., combining the summation functions with the filtering functions.
Фазочувствительные выпр мители могут быть построены на операцион- ном усилителе 22 (фиг.4) с ключом 23 во входной цепи. Если на амплитудном входе фазочувствительного выпр мител имеетс напр жение UQ, посто нное по значению, а на его опорный вход (вход управлени ключом 23) поступает знакопеременное напр жение Uon , то выходное напр жениеPhase-sensitive rectifiers can be built on an operational amplifier 22 (FIG. 4) with a switch 23 in the input circuit. If the amplitude input of the phase-sensitive rectifier has a voltage UQ, constant in value, and its reference input (control input key 23) receives the alternating voltage Uon, then the output voltage
UU
8ЫХ8S
будет знакопеременным и значе-will be alternating and meaningful
ние его пропорционально Ua. Если напр жение UQ вл етс переменным напр жением частоты f и напр жен ие U оп тоже имеет частоту f, то на выходе фазочувствительного выпр мител формируетс посто нное напр жение со значением, пропорциональным значению напр жени U..its proportion is proportional to ua. If the voltage UQ is a variable voltage of frequency f and the voltage U op also has a frequency f, then a constant voltage is formed at the output of the phase-sensitive rectifier with a value proportional to the value of voltage U ..
Формирование на выходах устрой- ства напр жений, измен ющихс по законам sin 20 и cos 20, рассматриваетс на примере двухфазной синхронной машины с возбуждением от посто нных магнитов, фазные цепи которой питаютс от усилителей тока построенных на полупроводниковых ключах, переключающихс с частотой f. При этом в фазных цеп х двигаThe formation of voltages at the outputs of the device, varying according to the laws of sin 20 and cos 20, is considered on the example of a two-phase synchronous machine with excitation from permanent magnets, the phase circuits of which are powered by current amplifiers built on semiconductor switches switching with frequency f. In this case, in phase circuits
тел протекают пульсирующие токи частоты f. Эти токи создают падени напр жений на основных и взаимных индуктивност х фаз двигател . Среди этих напр жений имеютс составл ющие , мен ющиес по законам cos 2Q и sin 20 , где 9 - угол поворота двигател .bodies flow pulsating currents of frequency f. These currents create voltage drops across the main and mutual inductances of the motor phases. Among these voltages are components that vary in accordance with the laws of cos 2Q and sin 20, where 9 is the angle of rotation of the engine.
Дл фазных напр жений U и Uq двухфазного синхронного двигател применимы выражени For phase voltages U and Uq of a two-phase synchronous motor, the terms
1515
2020
(1)(one)
гдеWhere
2525
30thirty
3535
индуктивность фазы g;phase inductance g;
т . - дакс LMHHt. - dax LMHH
h 2h 2
sinsin
29402940
взаимна индуктивность обмоток статора f и g;mutual inductance of stator windings f and g;
JMMH Jmmh
5five
0 0
1 макс1 max
4d4d
Ч А макс H a max
Ц маке T make
- минимальна и максимальна индуктивности обмоток статора f и g - minimum and maximum inductance of stator windings f and g
cos 9 - взаимна индуктивность обмотки f с обмоткой d ротора по продольной оси,cos 9 - mutual inductance of the winding f with the winding d of the rotor along the longitudinal axis,
sin9 - взаимна индуктивность обмотки g с обмоткой d ротора; максимальна взаимна индуктивность любой обмотки статора с обмоткой d ротора.sin9 is the mutual inductance of the winding g with the winding d of the rotor; maximum mutual inductance of any stator winding with winding d of the rotor.
При рассмотрении синхронного двигател с магнитами на роторе (ДБМ) в математическом описанииWhen considering a synchronous motor with magnets on the rotor (DBM) in the mathematical description
LHwaKc Lhwakc
вместо намагничивающей силы магнита используют намагничивающую силу фиктивной обмотки d ротора, счита , что по ней протекает посто нный ток .instead of the magnetizing force of the magnet, the magnetizing force of the fictitious winding d of the rotor is used, considering that a direct current flows through it.
У ДБМ Ьмако- , UL вл етс существенной величиной (не менее 510% от L0 -JlMfflb|± L«M). НаличиеIn DBM Lmaco-, UL is a significant value (not less than 510% of L0 -JlMfflb | ± L "M). Availability
AL характеризует отличие магнитных сопротивлений по продольной d и поперечной q ос м ротора.AL characterizes the difference of magnetic resistances along the longitudinal d and transverse q of the axis of the rotor.
После подстановки значений ин- дуктивностей в (1) и преобразований получаемAfter substituting the values of inductances in (1) and transformations, we obtain
cos29 cos29
sin2Q sin2Q
U - Ґ4 -1F L° + W MaKe sinGX. Ч-Ъ № +U - Ґ4 -1F L ° + W MaKe sinGX. Ch-no. +
фМ + 1,.0,Ш4 + (.,.FM + 1, .0, W4 + (.,.
А19A19
+(и-з - L«- VS,-L+ (s-L "- VS, -L
гдеWhere
Ј2i - частота вращени ротораЈ2i - rotor speed
синхронного двигател . Выражени (2) дл функций sin 29 и cos 2Q очень громоздки и реализаци их в полном объеме приводит к достаточно сложной схеме устройства . Функциональна схема устройства строитс по выражени м, полученным при определенных допущени х (Е di т N . Ik . dU synchronous motor. Expressions (2) for the sin 29 and cos 2Q functions are very cumbersome and their full implementation leads to a rather complicated circuit of the device. The functional diagram of the device is constructed according to the expressions obtained under certain assumptions (E di t N. Ik. DU
cos 2Gcos 2G
dtdt
ьвlv
dtdt
(Efl di$(Efl di $
3 dt3 dt
т ч UL .dig. t h UL .dig.
(3)(3)
sinsin
{п оо /р.. ц т AL.lis- {п оо / р .. ц т AL.lis-
in 2 - tE1 dt -L0) Y dt in 2 - tE1 dt -L0) Y dt
(v di$ v &L di.Ј (ЕГ dT (v di $ v & L di.Ј (EG dT
где E ЭДС фазы f,where E is the emf of phase f,
включающа ЭДС трансформации и ЭДС вращени , Е Un -ij-Rc) - ЭДС фазы §. При получении (3) прин тоincluding the EMF of the transformation and the EMF of rotation, E Un-ij-Rc) - the EMF of the phase §. Upon receipt (3) accepted
j 2j 2
liЈliЈ
dtdt
ia.Q,}ia.Q,}
,,
1МИКС1MIX
costcost
В)сАМ + ц.с2,шC) sAM + c.s2, w
2 dt2 dt
так как скорости изменени токов ii и in на частотах f переключени силовых ключей усилителей фазных токов, питающих фазные цепи синхронного двигател , значительно больше скоростей изменени этих токов на частотах вращени J2t.Since the rates of change of the currents ii and in at the switching frequencies f of the power switches of the phase current amplifiers feeding the phase circuits of the synchronous motor are significantly higher than the rates of change of these currents at the rotational frequencies J2t.
00
5five
00
5five
Также прин то во внимание то,что напр жение ij-Q, IMdMQKC-sin0 и i b,1 L1dMQKe cos 9 напр жени сравнительно низкой частоты Г2 и по существу представл ют фазные ЭДС-вращени . Если эти напр жени не формировать, как это сделано в вьфажени х (3), то это приводит к по влению пульсаций частоты f на выходах фазочувствительных выпр мителей . Эти пульсации легко отфильтровать , использу в обратных цеп х сумматоров 8 и 14 конденсаторы , о чем говорилось выше. Кроме того, прин то во внимание, что напр жени в знаменател х выражений (2) отражают только масштаб получаемых напр жений, измен ющихс по законам sin 20 и cos 2в. Таким образом , устройство просто в реализации и имеет точность напр жений, измен ющихс по законам sin 2б иAlso, it is taken into account that the voltage ij-Q, IMdMQKC-sin0 and i b, 1 L1dMQKe cos 9 is a voltage of relatively low frequency G2 and essentially represent phase EMF-rotations. If these voltages are not formed, as was done in the voltages (3), then this results in the appearance of pulsations of the frequency f at the outputs of the phase-sensitive rectifiers. These pulsations are easy to filter using capacitors in reverse circuits of adders 8 and 14, as discussed above. In addition, it is taken into account that the voltages in the denominators of expressions (2) reflect only the scale of the voltages obtained, varying according to the laws of sin 20 and cos 2b. Thus, the device is simple to implement and has an accuracy of voltages varying according to the laws of sin 2b and
cos 20, вполне достаточную дл использовани их в схемах реальных электроприводов.cos 20, is quite sufficient for use in the circuits of real electric drives.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884449722A SU1640808A1 (en) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | Device for sensing angular position of shaft of two-phase synchronous motor with magnetically unbalanced rotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884449722A SU1640808A1 (en) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | Device for sensing angular position of shaft of two-phase synchronous motor with magnetically unbalanced rotor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1640808A1 true SU1640808A1 (en) | 1991-04-07 |
Family
ID=21385203
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884449722A SU1640808A1 (en) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | Device for sensing angular position of shaft of two-phase synchronous motor with magnetically unbalanced rotor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1640808A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2478914C2 (en) * | 2007-05-15 | 2013-04-10 | Камминс Турбо Текнолоджиз Лимитед | Sensor of rotating machine |
RU2600937C2 (en) * | 2012-07-30 | 2016-10-27 | Дайкин Индастриз, Лтд. | Device for detection of angular position and air conditioner |
-
1988
- 1988-07-04 SU SU884449722A patent/SU1640808A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР V 1014117, кл. Н 02 Р 5/34, 1983. Авторское свидетельство СССР № 1198433, кл. Н 02 Р 7/42, 1985. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2478914C2 (en) * | 2007-05-15 | 2013-04-10 | Камминс Турбо Текнолоджиз Лимитед | Sensor of rotating machine |
RU2600937C2 (en) * | 2012-07-30 | 2016-10-27 | Дайкин Индастриз, Лтд. | Device for detection of angular position and air conditioner |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1783891B1 (en) | Control of switched reluctance machines | |
EP0030462B1 (en) | Induction motor drive apparatus | |
Moghbelli et al. | Performance of a 10-Hp switched reluctance motor and comparison with induction motors | |
EP0409952A1 (en) | Control arrangement for a reluctance motor | |
US4008425A (en) | Motor servo system with multiplier means to drive and servo the motor | |
Ojo et al. | An analysis of single-phase self-excited induction generators: model development and steady-state calculations | |
KR900007109B1 (en) | Speed control apparatus for synchronous motor | |
JPS6143952B2 (en) | ||
US4459530A (en) | Electric rotating apparatus | |
US4484126A (en) | Induction motor controller | |
JPS6148350B2 (en) | ||
SU1640808A1 (en) | Device for sensing angular position of shaft of two-phase synchronous motor with magnetically unbalanced rotor | |
US20010002777A1 (en) | Single phase autonomous generator with DC excitation | |
JPH0720389B2 (en) | AC signal generator | |
RU2087068C1 (en) | Electric drive | |
RU2061299C1 (en) | Electric drive | |
SU1418879A1 (en) | Thyratron electric motor | |
US3780362A (en) | Method for control of a brushless motor | |
SU877726A1 (en) | Thyratron electric motor | |
Sudhoff et al. | Analysis of steady-state operation of a multistack variable-reluctance stepper motor using qd0 variables | |
SU1767638A1 (en) | Gate electric motor | |
SU1757039A1 (en) | Method of control over thyratron dc electric motor | |
JPS5641787A (en) | Accoustic motor | |
SU849402A1 (en) | Device for measuring induction phase-wound rotor motor slip | |
JPS6130477Y2 (en) |