SU1734172A1

SU1734172A1 - Моментный вентильный электродвигатель

Info

Publication number: SU1734172A1
Application number: SU894734880A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Юрьевич Афанасьев; Лидия Васильевна Скурлатова
Original assignee: Казанский Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева
Priority date: 1989-07-11
Filing date: 1989-07-11
Publication date: 1992-05-15

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в прецизионных след щих системах. В моментном вентильном электродвигателе использован второй модул тор 15, подключенный к квадратурной обмотке возбуждени датчика 16 положени ротора. Второй функциональный преобразователь 15 выполнен с возможностью реализации функции вида lq&deg; рц (М0), что позвол ет при оптимальных потер х в обмотке кор синхронной машины упростить структуру вентильного электродвигател . 2 ил.

Description

сл

с

//

b

W

VI

ю

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к моментным вентильным электротдвигател м с неограниченным углом поворота ротора, которые наход т широкое применение в прецизионных след щих системах.

Цель изобретени - упрощение при сохранении минимальных потерь в обмотке кор и высокой стабильности электромагнитного момента по углу поворота.

На фиг.1, 2 представлены функциональные схемы моментного вентильного электродвигател с двухфазной и трехфазной электрической машиной соответственно.

Моментный вентильный электродвига- тель содержит синхронную электрическую машину 1 (фиг.1) с синусной 2 и косинусной 3 фазами обмотки кор и с ротором-индуктором 4, усилители 5, 6 мощности, датчики 7, 8 тока, фазочувствительные выпр мители (ФЧВ) 9, 10, задатчик 11 момента, функциональные преобразователи(ФП) 12,13, модул торы 14, 15, датчик 16 положени ротора, выполненный дл двухфазной синхронной машины в виде синусно-косинусного вра- щающегос трансформатора (СКВТ) с основной и квадратурной обмотками 17 возбуждени и с двум выходными обмотками 18.

Вы/од задатчика 11 момента по,:/лю- чен к входам ФП 12 и 13, выходы котсрых подключены к входам модул торов , 15 соответственно. Их выходы подключены к основной и квадратурной обмоткам 17 возбуждени СКВТ 16, ротор которого механ /,- чески св зан с ротором-индуктором 4 синхронной электрической машины 1, а синусна и косинусна выходные обмотки 18 СКВТ 16 подключены к входам ФЧВ 9, 10 соответственно. Их выходы подключены к первым входам усилителей 5, 6 мощности, выходы которых подключены к синусной 2 и косинусной 3 фазам обмотки кор через входы датчиков 7, 8 тока, выходы которых подключены к вторым инвертирующим вхо- дам усилителей 5, 6 мощности соответственно . Функциональные преобразователи 12, 13 реализуют функции

id0 - pd(Mo),id° pd (Mo)

согласно равенствам

m +VyЈ + 4(Ld-Lq)z-ilp 2x

Mo

xp iq ; (Ld-Lq)-iql2

+

(D (2)

+4()2.,o2

где Mo - требуемый электромагнитный момент;

5

10

15 20 25 30 35 40 45

50

55

id0 , iq° -токи продольной и поперечной фаз обмотки кор обобщенной электрической машины;

Ld, Lq - продольна и поперечна индуктивности фазы обмотки кор ;

р-число пар полюсов синхронной электрической машины;

Vm амплитуда потокосцеплени фазы обмотки кор с потоком ротора-индуктора .

Данный электродвигатель работает следующим образом.

На выходе задатчика 11 момента вырабатываетс сигнал, пропорциональный требуемому электромагнитному моменту М0. Он поступает на ФП 12, 13, формирующие оптимальные значени токов iq° , id0 , которые подаютс на входы модул торов 14, 15. С их выходов сигналы Kriq° sin Qt, Krid° sin Qt поступают на продольную и квадратурную (поперечную) фазы обмотки 17 возбуждени СКВТ 16. На синусной и косинусной фазах его вторичной обмотки 18 формируютс сигналы:

K2(-iq° sin a+id°cos a, sin Qt,

K2(+iq°cos a+id°s;n a).sin Qt, где Q-углова частота модул ции.

Сигналы с вторичных обмоток 18 поступают на входы ФЧВ 9, 10. На их выходах получаютс сигналы:

А° id0 . iq° .sin a;

iB° id° . iq° .cosa, равные оптимальным значени м токов синусной 2 и косинусной 3 фаз обмотки кор синхронной электрической машины. Эти сигналы поступают на входы усилител 5, 6 мощности, которые с помощью датчиков 7, 8 тока питают фазы 2, 3 обмотки кор токами IA JA° , в в° . При этом синхронна электрическа машина 1 развивает стабильный момент Мо при минимальных потер х в обмотке кор .

В моментном вентильном электродвигателе , выполненном на базе трехфазной синхронной машины (фиг.2), в качестве датчика положени ротора использован сельсин 19 с основной и квадратурной обмотками 20 и с трехфазной выходной обмоткой 21. Этот электродвигатель содержит ФЧВ 22-24, усилители 25-27 мощности, датчики 28-30 тока, синхронную электрическую машину 31 с фазами 32-34 обмотки кор и с ротором-индуктором 35.

Выход задатчика 11 момента подключен к входам ФП 12, 13, выходы которых подключены к входам модул торов 14, 15 соответственно. Их выходы подключены к основной и квадратурной обмоткам 20 возбуждени сельсина 19, ротор которого мехаsin (a-) + id°

cos(a-)

4Я,

sin Q t;

sin(a-) + id0 cos(a-)

sin Q t,

поступающие на входы ФЧВ 22-24. На их

выходах получаем сигналы:

нически св зан с ротором-индуктором 35 синхронной электрической машины 31, а фазы вторичной обмотки 21 подключены к входам ФЧВ 22-24, выходы которых подключены к входам усилителей 25-27 мощности . Их выходы подключены к фазам 32-34 обмотки кор че рез входы датчиков 28-30 тока, выходы которых подключены к вторым инвертирующим входам усилителей 25-27 мощности соответственно,

ФП 12,13 в этом случае тоже реализуют

ФУНКЦИИ iq° рц (М0), id ° fd (Mo) СОГЛЭСно равенствам (1) и (2). Эти равенства (1), (2) получаютс в результате решени задачи на условный экстремум, т.е. найти токи id0 , iq обеспечивающие требуемый электромагнитный момент

Мэ р У т iq° + (Ld - Lq) id° 1q° Mo

при минимальных потер х в обмотке кор

r(id°2 + iq°2 ) mln, где г - активное сопротивление фазы обмотки кор ;

Мэ - электромагнитный момент синхронной электрической машины.

Описанный электродвигатель работает следующим образом.

Сигнал, пропорциональный требуемому электромагнитному моменту М0, с выхода задатчика 11 поступает на ФП 12, 13, формирующие оптимальные значени токов iq° , id0 , которые подаютс на входы мод/- л торов 14, 15. С их выходов сигналы

Kriq°Sin Qt,

Krid°sin Qt,

где Q- углова частота модул ции, поступают на пропорциональную и поперечную фазы обмотки 20 возбуждени сельсина 19. На первой - третьей фазах его вторичной обмотки 21 формируютс сигналы:

K2(-iq° sin a+id°cos a) sin Qt;

4гг„

IA°

|о«°

cos ее- iq ° sin a);

iB°

cos(a-)

sin(a-);

idc

cos(a-)

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

равные оптимальным значени м токов первой - третьей фаз 32-34 обмотки кор син- хронной электрической машины. Эти сигналы поступают на входы усилителей 25- 27 мощности, которые с помощью датчиков 28-30 тока питают фазы 32-34 обмотки кор токами:

IA IA°; iB iB°;ic ic°. При этом синхронна электрическа машина 31 развивает стабильный по углу поворота ротора электромагнитный момент М0 при минимальных потер х в обмотке кор .

Функциональные преобразователи, модул торы , фазочувСтвительные выпр мители могут быть выполнены на серийных операционных усилител х, диодах и других элементах по известным схемам и подходам к их решению.

Таким образом, благодар наличию одного дополнительного модул тора в схеме формировани фазных токов обмотки кор синхронной электрической машины, соответствующему выполнению второго ФП и соответствующему исполнению датчика положени ротора (СКВТ, сельсина), в момен- тном вентильном электродвигателе отсутствуют перемножители и сумматоры, что упрощает схему формировани фазных токов обмотки кор и в целом моментный вентильный электродвигатель, а также повышает его надежность. При этом сохраненавысока стабильность электромагнитного момента при минимальных потер х в обмотке кор .

Явные аналитические выражени дл функций iq° р q (Mo) и id0 p d (Mo) отсутствуют , Поэтому эти функции следует зата- булировать с помощью равенств (1), (2), задава сь произвольными значени ми тока iq° и определ соответствующие значени Mo nid°. Полученные таблицы используютс при построении функциональных преобразователей 12 и 13.

Claims

Формула изобретени

Моментный вентильный электродвигатель , содержащий синхронную электрическую машину с m-фазной корной обмоткой, в каждую фазу которой включен датчик тока, выходом подключенный к инвертирующему входу усилител мощности, выход которого подключен к соответствующей фазе корной обмотки, датчик положени ротора, установленный на валу ротора-индуктора синхронной машины, обмотка возбуждени датчика положени ротора соединена с выходом модул тора, два функциональных преобразовател , один из которых выполнен с возможностью реализации функции

iq° pq (Mo), определ емой из соотношени

Mo--((Ld-Lq)2-iS2 ),

и выходом подключен к входу модул тора, а входы функциональных преобразователей подключены к выходу задатчика момента, кажда из выходных обмоток датчика положени ротора подключена к входу одного из фазочувствительных выпр мителей, отличающийс тем, что, с целью упрощени при сохранении минимальных потерь и высокой стабильности электрического момента по углу поворота, введен второй модул тор, датчик положени ротора снабжен квадратурной обмоткой возбуждени , подключенной к выходу второго модул тора , вход которого соединен с выходом второго функционального преобразовател , выполненного с возможностью реализации

Фиг. 2.

функции id0 (Mo), определ емой из соотношени :

2(Ld-Lq)

0

5

0

q

%

о2

q

V m+4(Ld -Lq)где MO - требуемый электромагнитный момент;

iq° - ток поперечной фазы обмотки кор обобщенной электрической машины;

, Lq - индуктивности фазы обмотки кор по продольной и поперечной ос м;

V m - амплитуда потокосцеплени фазы обмотки кор с потоком ротора-индуктора;

р - число пар полюсов синхронной электрической машины;

id0 - ток продольной фазы обмотки кор обобщенной электрической машины; а выход каждого фазочувствительного выпр мител подключен к первому входу соответствующего усилител мощности.

Јсп