SU1661926A1 - Моментный вентильный электродвигатель с устройством дл его настройки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электрическим машинам, а именно к моментным вентильным электродвигател м (МВД) с бесконтактной коммутацией. Целью изобретени   вл етс  повышение точности и сокращение времени настройки. МВД содержит синхронный электродвигатель 1 с M-фазной обмоткой 2 и с ротором-индуктором 3, M усилителей 4, M датчиков 5 тока. Устройство дл  настройки МВД содержит датчик 6 угла, задатчик 7 угла, датчик 8 момента, управл ющее устройство 9, задатчик 10 момента, счетчик 11 импульсов, запоминающее устройство 12, сумматор 13, интегратор 14, M генераторов 15 опорных напр жений, M ключей 16, M синхронных детекторов 17, M фильтров 18 низкой частоты, M перемножителей 19, M сумматоров 20, M аналого-цифровых преобразователей 21. Применение управл ющего устройства и счетчика импульсов позвол ет автоматизировать процесс изменени  требуемого 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 вентильным электродвигател м , 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 . Настройка моментного вентильного электродвигател  (МВД) заключаетс  в определении оптимальных значений токов фаз обмотки  кор  синхронного электродвигател , создающих при различных углах поворота ротора-индуктора требуемый электромагнитный момент при минимальных потер х в обмотке  кор .

Цель изобретени  - повышение точности и сокращение времени настройки.

На чертеже показана функциональна  схема моментного вентильного электродвигател  с устройством дл  его настройки.

Электродвигатель содержит электромеханический преобразователь 1 с т-фазной обмоткой 2  кор  и ротором-индуктором 3, m усилителей 4, m датчиков 5 тока. Устройство дл  настройки содержит датчик 6 угла, задатчик 7 угла, датчик 8 момента, управл ющее устройство 9, задатчик 10 момента, счетчик 11 импульсов, запоминающее устройство 12, сумматор 13, интегратор 14, m генераторов 15 опорных напр жений, m ключей 16, m синхронных детекторов 17, m фильтров 18 низкой частоты, m перемножителей 19, m сумматоров 20, m аналого-цифровых преобразователей 21.

Ротор-индуктор 3 механически св зан с валами датчика 6 угла, задатчика 7 угла и датчика 8 момента. Его выход подключен к входу сумматора 13, второй вход соединен с выходом задатчика 10 момента, а выход подключен к входу интегратора 14, выход которого подключен к входам перемножителей 19 и к входам синхронных детекторов 17, электроды опорных напр жений которых соединены с входами сумматоров 20 и через ключи 16 с выходами источников 15 опорных напр жений, а выходы соединены последовательно по вход-выходу с фильтрами 18, перемножител ми 19, сумматорами 20 и входами аналого-цифровых преобразователей 21 и усилителей 4. Их выходы соединены с фазами обмотки 2  кор  через входы датчиков 5 тока, выходы которых подключены к вторым инвертирующим входам усилителей 4. Первый - третий выходы управл ющего устройства 9 подключены соответственно к управл ющим электродам ключей 16, к синхронизирующему входу запоминающего устройства 12 и входам задатчика 10, момента и счетчика 11 импульсов , выход которого подключен к адресному входу запоминающего устройства 12, информационные входы которого подключены к выходам датчика 6 угла, задатчика 10 момента и аналого-цифровых преобразователей 21. Запоминающее устройство 12 может содержать аналого-цифровые преобразователи дл  перевода выходных сигналов датчика 6 угла или задатчика 10 момента из аналоговой формы в цифровую.

Устройство дл  настройки работает следующим образом.

С помощью задатчика 7 угла и задатчика 10 момента устанавливаютс - начальные значени  угла поворота а ротора-индуктора 3 и требуемого момента М0. На выходе счетчика 11 устанавливаетс  начальное значение адреса А дл  запоминающего устройства 12.

Настройка делитс  на р д периодов, каждый из которых включает три этапа. На первом этапе управл ющее устройство 9 выдает импульс на первый выход, который открывает ключи 16. Сигналы с выходов фильтров 18

дМ ЭН

ЭМ

Э1:

m

пропорциональные частным производным от электромагнитного момента М по токам Иim фаз обмотки 2  кор , умножаютс  на

сигнал. А , поступающий с выхода интегратора 14 и имеющий смысл множител  Лаг- ранжа в решении задачи на условный экстремум. На сумматорах 20 к этим произведени м добавл ютс  опорные напр жени  UoiUom различной частоты,

поступающие через открытые ключи 16 с выходов генератора 15 опорных напр жений . С выхода сумматоров 20 сигналы

45

i A4-U01 Im А+ Uom

поступают на входы усилителей 4, охваченных глубокой отрицательной обратной св зью по току с помощью датчиков 5 тока и питающих фазы обмотки 2  кор  токами .

И Н im ii

о

55 Синхронный электродвигатель 1 развивает электромагнитный момент

M U+Uoi-fE-+.+Uom-fTM

Im

где m - посто нна  (гладка ) составл юща  момента.

Датчик 8 момента вырабатывает сигнал М, из которого на сумматоре 13 вычитаетс  сигнал Мо, вырабатываемый задатчиком 10 требуемого момента. Разность ДМ М-М0 с выхода сумматора 13 поступает на инвертирующий вход интепгратора 14 и на входы синхронных детекторов 17, на которые под- аютс  также опорные напр жени 

UoiUom. Интегратор 14 вырабатывает

значение А из услови  М М0, т.е. равенства посто нной составл ющей электромагнитного момента требуемому моменту, и практически не реагирует на его переменные составл ющие. Синхронные детекторы 17 вырабатывают сигналы, средние значени  которых пропорциональны частным производным

дМ

аи

дМ

и выдел ютс  фильтрами 18 низкой частоты .

По окончании переходных процессов на

выходах перемножителей 19 получаютс 

сигналы, соответствующие решению задачи

ii2 + ... + im2 min;(1)

M(a,him) M0.(2)

На втором этапе управл ющее устройство 9 вырабатывает на втором выходе импульс С, поступающий на синхронизирующий вход запоминающего устройства 12 и разрешающий запись по адресу А, определ емому

счетчиком 11 значений Н°1л)0 оптимальных

токов фаз обмотки 2  кор , преобразованных аналого-цифровыми преобразовател ми 21 в цифровую форму, а также значений а и М0. На третьем этапе управл ющее устройство 9 вырабатывает импульс на третьем выходе, который увеличивает адрес на выходе счетчика 11 на единицу, а также перестраивает задатчик 10 момента на новое значение требуемого момента

МоПри каждом значении требуемого момента М0 осуществл етс  поиск оптимальных значений И,

im и их запись в

запоминающее устройство 12. После перебора всех требуемых значений М„ ротор-индуктор 3 устанавливаетс  в новое угловое положение С помощью задатчика 7 угла, и начинает перебор значений М0 при новом значении а.

Решение задачи (1) и (2) методом множител  Лагранжа приводит к функции Лаг- ранжа и услови ми стационарности

. + ... + In/ -2А(М(а,и ,... lm)-M0);5V 211-2А-4 0;

ah

aii

О)

av, дм

-g-;2 т - ZA-5-.U ,

10

откуда получаем

ам аи

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Оптимальные токи, согласно равенствам (3), вычисл ютс  с помощью датчика 3 момента, генераторов 15 опорных напр жений , синхронных детекторов 17, фильтров 13, перемножителей 19 и сумматоров 20. Равенство (2) обеспечиваетс  путем выработки сигнала Я интегратором 14,

Сигнал Д М М-М0 используетс  одновременно дл  получени  требуемого электромагнитного момента, т.е. дл  выполнени  равенства (2), и дл  вычислени  частных

производных -к-.- и токов iK° согласно раравенствам (3). Сигналы с выходов синхронных детекторов поступают не на интеграторы, как в экстремальных регул торах, а на фильтры низкой частоты, что св зано с видом целевой функции и с наличием ограничени  типа равенства.

Задатчик 7 угла может быть выполнен в виде самотормоз щейс  черв чной передачи , св зывающий ротор-индуктор 3 и датчик 8 момента. Управл ющее устройство 9 может быть выполнено в виде генератора импульсов , счетчиков импульсов и дешифратора. Задатчик 10 момента может быть составлен из счетчика импульсов и цифроаналогового преобразовател . В качестве фильтра 18 низкой частоты может быть применен одинарный или двойной RC- фильтр. Перемножители, сумматоры, ключи , синхронные детекторы, интеграторы выпускаютс  серийно в виде интегральных схем.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Моментный вентильный электродвигатель с устройством дл  его настройки, содержащий ротор-индуктор,  корь с многофазной обмоткой, кажда  фаза которой соединена с выходом управл емого источника тока, по крайней мере один канал настройки, выполненный в виде генератора импульсов опорного напр жени , выход которого через управл емый ключ св зан с входом синхронного детектора, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора , служащего дл  измерени  рассогласовани  между заданным и измеренным вращающими моментами, выход синхронного детектора св зан с входом преобразовател  сигнала, второй сумматор, один из входов которого соединен с выходом генератора опорного напр жени , перемножитель , первый вход которого св зан с выходом синхронного детектора, а второй через интегратор - с выходом первого сум- матора, выход перемножител  св зан с управл ющим входом соответствующего источника тока, управл ющие входы ключа св заны с первым выходом управл ющего устройства, выполненного с возможностью поочередного формировани  управл ющих импульсов на своих трех выходах, задатчики и датчики угла и момента и запоминающее устройство, синхронизирующий вход которого св зан с вторым выходом управл юще- FO устройства, адресный вход подключен к

   выходу счетчика импульсов, управл ющие входы счетчика и задатчика момента подключены к третьему выходу управл ющего устройства, информационные входы запоминающего устройства св заны с выходами задатчика момента и датчика угла и через аналого-цифровые преобразователи с выходом каждого множительного устройства, входы первого сумматора св заны с выходами соответственно датчика и задатчика момента , от ли ч а ющийс  тем, что, с целью повышени  точности и сокращени  времени настройки, в каждом канале настройки преобразователь сигнала выполнен в виде фильтра низкой частоты, его выход соединен с первым входом перемножител , выход перемножител  соединен с первым входом второго сумматора, выход сумматора - с управл ющим входом источника тока, а число каналов настройки равно числу фаз обмотки  кор  электродвигател .