SU1757040A1 - Способ управлени вентильным электродвигателем посто нного тока - Google Patents

Abstract

Использование: в электроприводах станков и механизмов. Сущность изобретени : в процессе управлени  вентильным электродвигателем одновременно с изменением напр жени , подводимого к фазе  корной обмотки синхронной машины в функции частоты вращени  ротора синхронной машины, и угла установки датчика положени  ротора измен ют и угол установки указанного датчика, определ емого конструкцией синхронной машины и учитывающего неперпендикул рность магнитных полей статора и ротора синхронной машины. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике .

Целью изобретени   вл етс  повышение линейности механической характеристики .

На чертеже приведена функциональна  схема устройства, реализующего способ управлени  вентильным электродвигателем посто нного тока.

Оно содержит блок 1 умножени , включающий генератор 2 высокой частоты, и управл емый делитель 3 частоты, входом соединенный с выходом генератора высокой частоты, а выходом - с первыми входами широтно-импульсных модул торов (ШИМ) 4-6. Кодовый вход управл емого делител  3 частоты служит первым входом блока 1 умножени , вторые входы ШИМ 4-5 - вторым входом блока 1 умножени , а выходы ШИМ - выходом блока 1 умножени , подключенные к входам усилител  7, выходы которого соединены с фазными выводами  корной

обмотки синхронной машины 8 вентильного двигател .

На валу синхронной машины установлены датчик 9 частоты вращени  и датчик 10 положени  ротора, выход которого подключен к первому входу арифметического блока 11, второй вход которого соединен с выходом посто нного запоминающего устройства (ПЗУ) 12, а выход - с выходом второго посто нного запоминающего устройства 13, выходом подключенного к второму входу блока 1 умножени , к первому входу которого подключен второй вход ПЗУ 12.

Сущность способа управлени  вентильным электроприводом заключаетс  в следующем .

Известно, что механические характеристики синхронной машины имеют вид:

%

COS/

мп 1 +Tiu/VuЈ

I/

&

ъ

VJ

сл

VI

2

о

1 -T3sln/ К ю

1 + -rV/aЈ °

где Mg - момент, развиваемой скоростной машиной;

Мп - пусковой момент синхронной машины:

со- частота вращени  ротора синхронной машины;

w x - частота вращени  холостого хода;

К - управл ющее воздействие; р - угол установки датчика положени  ротора;

Тэ - электромагнитна  посто нна  времени синхронной машины.

При линейности механические характеристики принимают вид

Ms - к - и- MnOV

Под управлением электроприводом понимают регулирование частоты вращени  в соответствии с поступающим от системы управлени  или другого устройства сигналом.

Управл ть частотой вращени  ротора синхронной машины можно измен   амплитуду Uy напр жени , подводимого к  корной обмотке синхронной машины.

Следовательно под параметром К понимаетс  управл ющее воздействие, т.е. сигнал управлени  от внешнего устройства, которое определ ет амплитуду Uy напр жени , подводимого к  корным обмоткам синхронной машины и которое показывает, какую часть составл ет амплитуда напр жени  на  корных обмотках от напр жени  U источника питани , т.е.

Отсюда видно, что управл ющее воздействие К может измен тьс  от -1 до+1, что соответствует вариации частоты вращени  ротора синхронной машины от -10 до +tO.

Задаватьс  К может как в виде кода при цифровой реализации с системы управлени  синхронной машиной, так и аналоговой величиной, например напр жением.

Решив систему из двух указанных уравнени  относительно угла/ , получим закон изменени  угла (3 в зависимости от частоты вращени  ротора синхронной машины и управл ющего воздействи  К, при котором механические характеристики будут линейны

а . ,К + КТ|«-ш3т|/й п arcsm ( „- ) KvTTft rf )

ЧОЛЭ

которое выполн етс  только при условии, что

К + КТ|ш - u Ti/ct)

0

..

KV1 +ft/T| Дл  получени  характеристики наиболее близких к линейным необходимо исследовать на минимум функцию (h - 1)2, где h находитс  из совместного решени  соотношени , описывающего механические характеристики и соотношени  вида

О)

K Мп

(Ох

Если h- 1, то механические характеристики будут более линейны, а функци  (h - 1)2 в точке h 1 имеет глобальный минимум.

Диффе ренциру  по / функцию (h - 1)2 и приравнива  результаты нулю, получим /3 arctg(co Т, )

Способ в устройстве реализуетс  следующим образом.

Угол р положени  ротора синхронной машины 8 и его частота у вращени  преобразуютс  в коды датчика 10 положени  ротора и датчика 9 частоты вращени .

В соответствии с за вл емым способом угол / установки датчика положени  ротора измен ют в зависимости от управл ющего воздействи  К и частоты вращени  ротора (о.

Вследствие сложности зависимости / от К и (D , как это видно из формулы изобретени , наиболее простое вычисление угла /3 осуществл етс  с помощью ПЗУ 13. При этом на младшие I разр дов ПЗУ 13 поступает код частоты вращени  ротора v, а на старшие m-код управл ющего воздействи  Q, таким образом формируетс  адрес  чейки В. По указанному адресу из ПЗУ 13 извлекаетс  код G угла / установки датчика положени  ротора

G arcsin(C)-arctg() 1 .

G arctg(),

где

С в/ (гт-р t Q тДз, v 1) l- f/ti -rf o/(Zm-D H-TjLat / 2r-D

Коды ДПР 10 и ПЗУ 13 обрабатываютс  АУ11 в соответствии с предлагаемым способом управлени  ВЭ, т.е. осуществл етс  операци  вычислени  адреса А  чейки ПЗУ 12A pF + G.

Таким образом, определ етс  аргумент гармонических функций &р+Р Выходной код АУ11  вл етс  входным дл  ПЗУ 12, в котором записаны коды длительности и знаки импульсов дл  каждой из фаз  корной

обмотки СМ, при этом в S(i-1) 1S(i-1)

разр дах сформированы коды RI длительности в соответствии с зако ном + р(|-1)2л:/Г1 +р .

RI (2s 1 - 1)(A/Am + p(M)/hj|, кроме того, в Si разр дах указываютс  соответствующие знаки импульсов, т.е. в  чейке с адресом А содержитс  код

(25-1-1)(2л(А/Ат +

П

+ p(i-1) -I.

где 3 S - разр дность выходного сло  ПЗУ 12:

Am - наибольшее значение адреса в ПЗУ 12, определ емое его емкостью

е 1 при з1п(2лг(-т- + p(i-1)/h))Q

е О при 51п(2л-(е- + p(i-1)/h))0

УП1 производит перемножение кода управл ющего воздействи  Q, формируемого внешним устройством (на фигурах не показано ) с кодами тригонометрических функций , поступающих с ПЗУ 12, следующим образом. Код управл ющего воздействи  поступает на вход УДЧ 3, на второй вход которого подключен ГВЧ 2, импульсы с выхода которого следуют с частотой f. На выходе УДЧ 3 будут присутствовать импульсы с частотой f/Q. Длительности импульсов в виде кодов RI, поступающих в ПЗУ 12, записываютс  в ШИМ 4 - ШИМ б, на вычитающие входы которых поступает частота f/Q, при этом длительность выходных импульсов будет равна RiQ/f. Если коды RI записываютс  в ШИМ 4 - ШИМ 6 с частотой fi, то дл  нормальной работы УП1 необходимо, чтобы f fi 2s 2m

Тогда длительность выходных импульсов будет равна

RiQ/(f I 2s 2m) или

JK) + p(i-1)

Широтно-модулированные импульсные последовательности усиливаютс  в усилителе У7, который фактически производит перемножение KJsin(p + 2jrp(i-1)/h + /3)|на напр жение источника питани  U, и поступают на  корные обмотки СМ

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ управлени  вентильным электродвигателем посто нного тока с датч йком

   положени  ротора на валу его синхронной машины, при котором измер ют положение ротора синхронной машины вентильного электродвигател  и его частоту вращени  и подводимое к одной из фаз  корной обмотки синхронной машины напр жение измен ют в функции указанных измеренных параметров и угла установки датчика положени  ротора по закону

   Ui KUsin{p(p+ (i-1)) +

   дополнительно по определенному закону измен ют угол установки датчика положени  ротора в зависимости от частоты вращени  ротора синхронной машины, отличающийс  тем, что, с целью повышени  линейности характеристик, указанное изме- нение угла установки датчика положени  ротора осуществл ют по закону

   и

   « . K + KTlw-a/hi/ftfc,. /и arcsin (; - )

   KVTTuTtT arctg W

   к + KTift -uj3Ti/ yx

   при

   куТТолТ

   Ј1

   /3 arctg(wT3) при К + Klico -

   1

   KV1

   где К - коэффициент пропорциональности, учитывающий неперпендикул рность магнитных полей статора и ротора синхронной машины;

   U - напр жение источника питани ; р - число пар полюсов;

   п - число фаз  корной обмотки синхронной машины;

   / - угол установки датчика положени  ротора;

   L, R - индуктивность и активное сопро- тивление  корной обмотки;

   Тэ- PD - электромагнитна  посто нк

   на  времени двигател ;

   (о х - частота вращени  холостого хода; а) - частота вращени  ротора синхронной машины.