SU1661925A1 - Устройство дл настройки моментного вентильного электродвигател - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электродвигател м с бесконтактной коммутацией - вентильным электродвигател м. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей путем формировани  трехфазной системы источников, завис щей от двух параметров настройки. Настраиваемый моментный вентильный электродвигатель (МВД) содержит электромеханический преобразователь 1 с трехфазной обмоткой 2  кор , соединенной в звезду с изолированной нейтралью, и с ротором-индуктором 3, три усилител  4 и три датчика 5 тока. Устройство дл  настройки МВД имеет датчик 6 угла, задатчик 7 угла, датчик 8 момента, сумматор 10, интегратор 11, синхронный детектор 12, интегратор 13, сумматор 14, функциональный преобразователь 15, два перемножител  16, 17, сумматор 18, генератор 19 опорного напр жени , ключ 20, управл ющее устройство 21, счетчик 22 импульсов, запоминающее устройство 23. Благодар  сумматору 10 на синхронный детектор поступает сигнал с малой посто нной составл ющей, что повышает качество работы синхронного детектора. Применение функционального преобразовател  с двум  выходами и сумматора 18 позвол ет осуществить оптимизацию по трем аргументам - I_A, I_B, I_C - при наличии двух ограничений типа равенства с помощью одного синхронного детектора. Применение управл ющего устройства и счетчика импульсов позвол ет автоматизировать процесс задани  момента и адреса записи в запоминающее устройство, что ускор ет процесс настройки. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к электрическим машинам, а именно к электрическим двигател м посто нного тока с бесконтактной коммутацией, т.е. к моментным вентильным электродвигател м (МВД), и предназначено дл  настройки в процессе изготовлени  и эксплуатации электрических машин, работающих в качестве исполнительных моментных двигателей приводов след щих систем и систем стабилизации различного назначени .

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей путем формировани  трехфазной системы сигналов , завис щей от двух параметров на- стройки.

На чертеже представлена функциональна  схема устройства дл  настройки МВД.

Настраиваемый МВД содержит электромеханический преобразователь 1 с трех- фазной обмоткой 2  кор , соединенной в звезду с изолированной нейтралью, и с ротором-индуктором 3, три усилител  4 мощности , три датчика 5 тока.

Устройство дл  настройки МВД содер- жит датчик 6 угла, задатчик 7 угла, датчик 8 момента, задатчик 9 момента, сумматор 10, интегратор 11, синхронный детектор .интегратор 13, сумматор 14, функциональный преобразователь 15, два перемножител  16 и 17. сумматор 18, генератор 19 опорного напр жени , полупроводниковый ключ 20, импульсное управл ющее устройство 21 с трем  выходами, счетчик 22 импульсов, запоминающее устройство 23 с четырьм  ин- формационными входами.

Ротор-индуктор 3 механически св зан с роторами датчика 6 угла, задатчика 7 угла и датчика 8 момента. Его выход подключен к входу сумматора 10, второй инвертирующий вход которого подключен к выходу задатчика 9 момента, а выход подключен к входам интегратора 11 и синхронного детектора 12, соединенного последовательно по выходу-входу с интегратором 13, сумматором 14 и функциональным преобразователем 15. Его выходы подключены соответственно к входам перемножителей 16 и 17, вторые входы которых подключены к выходу интегратора 11, а выходы подключены к входам первого., второго усилителей, а также соответственно к первому, второму инверсным входам сумматора 18, выход которого подключен к входу третьего усилите- л  4. Выходы усилителей 4 подключены к соответствующим фазам обмотки 2  кор  через входы датчиков 5 тока, выходы которых подключены к вторым инвертирующим входам усилителей 4.

Выход генератора 19 опорного напр жени  подключен к электроду опорного напр жени  синхронного детектора 12 и второму входу сумматора 14 через ключ 20. Его управл ющий электрод соединен с первым выходом управл ющего устройства 21, второй выход которого подключен к синхронизирующему входу щзапоминающего устройства 23, а третий - к входам счетчика 22 импульсов и задатчика 9 момента. Выход счетчика 22 импульсов подключен к адресному входу запоминающего устройства 23, информационные входы которого соединены с выходами датчика 6 угла, задатчика 9 момента и перемножителей 16 и 17.

Функциональный преобразователь 15 реализует на своих выходах функции sin/З и sin (/ - 2лг/3 ) при входном сигнале /. Запоминающее устройство 23 может содержать аналогоцифровые преобразователи дл  перевода аналоговых сигналов на информационных входах в цифровую форму.

Устройство дл  настройки МВД работает следующим образом.

С помощью задатчика 7 угла ротор-индуктор 3 разворачиваетс  до определенного угла а. Задатчик 9 момента выдает началь-- ное значение требуемого момента М0. На выходе счетчика 22 импульсов установлено начальное значение адреса А дл  запоминающего устройства 23.

Настройка МВД осуществл етс  по периодам , каждый из которых состоит из трех этапов. На первом этапе управл ющее устройство 21 вырабатывает на первом выходе импульс, открывающий ключ 20. К выходному сигналу /Зо интегратора 13 прибавл етс  переменное опорное напр жение Uo, и с выхода сумматора 14 на вход функционального преобразовател  15 поступает сигнал ft Д) + Uo . С его выходов сигналы sin /3 , sin (/3 - 2 л/3 ) поступают на входы перемножителей 16 и 17, на вторые входы которых поступают сигналы 2/3lm с выхода интегратора 11. Сигналы

i°A | Im sin р; 1°в | lm sin (ft - 2  /3 )

поступают на инверсные входы сумматора 18; на выходе которого формируетс  сигнал 1С° -Од° + в°) § lm sin (/3-4  /3 ).

Сигналы IA°, IB°, ic° поступают на входы усилителей 4, охваченных глубокой отрицательной обратной св зью с помощью датчиков 5 тока и питающих фазы обмотки 2  кор  токами 1д 1д°; IB 1в°; ic ic° Электромеханический преобразователь 1 развивает электромагнитный момент М, содержащий посто нную составл ющую, отличную от

требуемого момента М, и переменную составл ющую , имеющую частоту опорного напр жени  U0 и амплитуду, пропорциональную В М/3/3 . Датчик 8 момента вырабатывает сигнал, пропорциональный моменту М, который сравниваетс  с требуемым моментом М0 на сумматоре 10. С его выхода сигнал Д М поступает на инверсный вход интегратора, вырабатывающего сигнал 2/3lm из услови  равенства требуемого момента М0 посто нной составл ющей момента М и не реагирующего на его переменную составл ющую, и на вход синхронного детектора 12, вырабатывающего сигнал, пропорциональный частной производной д М/д{3 и поступающий на вход интегратора 13. На его выходе получаетс  сигнал Дэ согласно уравнению

где Т - посто нна  времени интегратора 13, которое соответствует максимизаци  момента М по углу /3 по принципу синхронного детектировани  в экстремальных регул торах.

В результате получаютс  значени  lm, , соответствующие требоемому моменту М0 при минимальном значении lm, или значени  , ic°  вл ютс  решением задачи:

M(a,iA,lB,ic) M0,

А + IB + ic 0,(1)

IA +ic min,

На втором этапе управл ющее устройство 21 вырабатывает на втором выходе импульс С, поступающий на синхронизирующий вход запоминающего устройства 23 и обеспечивающий запись по адресу А значений а, Mo,iA0,lB0, поступающих с датчика 6 угла, задатчика 9 момента и перемножителей 16, 17.

На третьем этапе управл ющее устройство 21 выдает с третьего выхода импульс, увеличивающий содержимое А счетчика 22 импульсов на единицу и перестраивающий задатчик 9 момента на новое значение М0.

После настройки МВД при всех требуемых значени х с помощью задатчика 7 угла ротор-индуктор 3 устанавливаетс  в новое угловое положение и настройка повтор етс . В результате в запоминающее устройство 23 записываютс  оптимальные значени  фазных токов обмотки 2  кор .

(Mo,a)(M.a).

Сигнал AM используетс  в двух цел х. Его посто нна  (гладка ) составл юща  предназначена дл  выполнени  равенства М Мо путем изменени  U, а переменна 

составл юща  -дл  максимизации момента-;. М при lm const. Благодар  сумматору Юна синхронный детектор 12 поступает сигнал с малой посто нной составл ющей, что повышает качество работы синхронного детектора 12. Применение функционального преобразовател  15 с двум  выходами и сумматора 18 позвол ет осуществить оптимизацию по трем аргументам IA.IB.IC при наличип двух ограничений типа равенства.с помощью одного синхронного детектора. Применение управл ющего устройства 21 и счетчика 22 импульсов позвол ет автомати- зиррвать процесс изменени , требуемого

момента и адреса записи в запоминающее устройство, что ускор ет процесс настройки .

Настройка заключаетс  в определении токов iA°,iB°Jc0 удовлетвор ющих услови м

(1). Согласно равенствам

sin /3 + sin (ft - 2 л/3 ) + sin (ft - 4  /3 ) О sin2 + sin2 (ft-2 л/3 ) + sin2 (ft - 4 л ) - О

25

эта задача эквивалентна задаче

(2)

М(а, lm ,/) Mo, при уравнени х св зи

99

i A -|lm Sin/3, iB J lm (,3-2 Л/3),

ic - (1д + IB ),(3)

где lm - амплитуда системы токов обмотки  кор .

-Наконец, задачи (2) и (3) эквивалентны задачам (4) и (5) M(alm,y3).rmax(4),M(alm.Ј)im M° .

(4)

Равенства (3) обеспечиваютс  функциональным преобразователем 15, перемножител ми 16 и 17 и сумматором 18. Соотношение (4) достигаетс  синхронным

детектором 12, интегратором 13, сумматором 14 и генератором 19 опорного напр жени . Равенство (5) обеспечиваетс  благодар  сумматору 10 и интегратору 11, реализующим отрицательную обратную

св зь по моменту.

Перестройка функционального преобразовател  с функции - COS/ sin (ft - л/2 ) на функцию sin (ft - 2 л/3 ) на втором выходе возможна либо путем изменени  аргумента

на л/б , либо путем сложени  сигналов sin/, - cos/3 , с коэффициентами согласно формуле

( -±s nft-- cosft (5)

с помощью одного сумматора, вход щего в функциональный преобразователь.

Управл ющее устройство 21 может быть выполнено в виде последовательно по входу-выходу соединенных генератора им пульсов, счетчика импульсов и дешифратора .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  настройки моментного вентильного электродвигател , содержаще го электромеханический преобразователь с m-фазной обмоткой  кор  и с ротором-индуктором , m датчиков тока и m усилителей, выходы которых соединены с фазами обмотки  кор  через датчики тока, выходы которых подключены к первым входам усилителей, включающее в себ  датчик угла, задатчик угла, датчик момента, задатчик момента , два сумматора, синхронный детектор , два интегратора, функциональный преобразователь с выходными сигналами sin ft, -cos ft при входном сигнале ft , два перемножител , генератор опорного напр жени , полупроводниковый ключ, управл ющее устройство, счетчик импульсов и запоминающее устройство, ротор-индуктор механически св зан с задатчиком угла и с датчиками угла и момента,,выход датчика момента подключен к входу первого сумматора , выход которого подключен к входам первого интегратора и синхронного детектора , его электрод опорного напр жени  подключен к входу второго сумматора и через полупроводниковый ключ к выходу генератора опорного напр жени , а выход подключен к входу второго интегратора, выход которого подключен к второму входу

   второго сумматора, его выход подключен к входу функционального преобразовател , первый, второй выходы которого подключены к входам первого, второго перемножите-5 лей соответственно, их вторые входы - к

   выходу первого интегратора, а выходы - к вторым входам первого, второго усилителей и информационным входам запоминающего устройства, выходы управл ющего уст-10 ройства подключены соответственно к

   управл ющему электроду полупроводникового ключа, синхронизирующему входу запоминающего устройства и входам задатчика момента и счетчика импульсов,

   15 выход которого подключен к адресному входу запоминающего устройства, выход задатчика момента подключен к второму инвертирующему входу первого сумматора и третьему информационному входу запо20 минающего устройства, четвертый информационный вход которого подключен к выходу датчика угла, причем управл ющее устройство выполнено с возможностью выработки импульсов последовательно на первом 25 третьем выходах,отличающеес  тем,что, с целью расширени  функциональных возможностей путем формировани  трехфазной системы сигналов, завис щей от двух параметров настройки, введен третий сумматор, ин30 вертирующие входы которого подключены к выходам перемножителей, а его выход подключен к второму входу третьего усилител , причем функциональный преобразователь выполнен с возможностью

   35 реализации на втором выходе функции sin (/3-2 л/3 ) при входном сигнале ft.