SU817896A1

SU817896A1 - Thyratron electric motor

Info

Publication number: SU817896A1
Application number: SU792766419A
Authority: SU
Inventors: Владимир Алексеевич Данилин; Евгений Исаакович Усышкин
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательскийкинофотоинститут (Никфи)
Priority date: 1979-05-16
Filing date: 1979-05-16
Publication date: 1981-03-30

Description

(54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ(54) VENTILATION ELECTRIC MOTOR

1one

, Изобретение относитс к бесконтактным двигател м посто нного тока дл систем автоматики и может быть использовано прежде всего дл создани бесконтактных двигателей с точным управлением угловым положением ротора и мгновенной скоростью движени .The invention relates to contactless DC motors for automation systems and can be used primarily to create contactless motors with precise control of the angular position of the rotor and the instantaneous speed of movement.

Известны вентильные электродвигатели (ВД) общего типа, содержащие электромеханический преобразователь, коммутатор с модул торами импульсов на его входе и датчик угловой координаты 1. В них электромеханический преобразователь выполнен на основе фазного статора и ротора из посто нного магнита. Датчик Вырабатывает фазовые сигналы, имеющие дискретную форму, которые управл ют коммутатором.Known valve motors (VD) of a general type, containing an electromechanical converter, a switch with pulse modulators at its input, and an angular coordinate sensor 1. In them, the electromechanical converter is made on the basis of a phase stator and a rotor of a permanent magnet. Sensor Generates discrete-shaped phase signals that control the switch.

Однако такие ВД имеют значительные пульсации электромагнитного момента в функции угловой координаты, вследствие чего характеризуютс низкой точностью управлени углом и скоростью.However, such VDs have significant pulsations of the electromagnetic moment as a function of the angular coordinate, as a result of which they are characterized by low accuracy of control of the angle and speed.

Известны ВД с синусоидальными выходными токами, что повыщает точность управлени собственно двигателем 2. Датчик углового положени вьшолнен по типу сельсина и снабжен однофазным источником питани . Выходные сигналы на фазных выходных обмотках сельсина, амплитудномодулируемые в функции его угловой коордилаты , поступают на демодул торы и фильт J ры, где преобразуютс в гладкие составл ющие , которые, в свою очередь, используютс как опорные в узлах подчиненного формировани тока со специальными токовыми датчиками. Величина тока регулируетс путем регулировки напр жени ис0 точника- питани сельсина.VD are known with sinusoidal output currents, which improves the accuracy of control of the motor 2 itself. The angle position sensor is of the type selsyn and is supplied with a single-phase power source. The output signals on the phase output windings of the selsyn, the amplitude modulated as a function of its angular coordinates, are sent to demodulators and filters J, where they are transformed into smooth components, which, in turn, are used as reference in the subordinate current generation nodes with special current sensors. The magnitude of the current is adjusted by adjusting the voltage of the source of power supply for the resolver.

Недостатки таких двигателей заключаютс в искажени х и запаздывании сигналов в демодул торах и фильтрах, нелинейной зависимости тока от входного сигнала, больщом количестве соединений между электронной частью и двигателем, сложности датчиков тока и искажени х в них, что в конечном счете не обеспечивает точности управлени двигателем.The disadvantages of such motors are distortions and delay of signals in demodulators and filters, non-linear dependence of the current on the input signal, a large number of connections between the electronic part and the motor, complexity of current sensors and distortions in them, which ultimately does not provide accurate motor control .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс ВД, содержащий собственно многофазную синхронную машину, коммутатор со входами управлени , сельсин-фазовращатель на валу двигател . многофазный . источник питани сельсина и преобразователи «Фаза-длительность импульсов на входах коммутатора 3. Каждый уиз преобразователей выполнен по типу двухтактного потенциального узла совпадени сигналов однофазного датчика и одного из напр жений питани сельсина. Поскольку информаци об угловом положении датчика поступает дл всех фаз по одному каналу и узлы его преобразовани вл ютс чисто логическими, обеспечиваетс отсутствие искажений и запаздывание сигналов при преобразовании сигнала датчика. Недостаток известных ВД обусловлен трапецеидальным законом модул ции широтно-импульсных сигналов управлени коммутатором, что снижает точность управлени двигателем. Возможное улучшение закона модул ции за счет узлов геометрического суммировани двух трапецеидальных сигналов также не обеспечивает высокой точности формировани синусоидальной модул ции длительности импульсов управлени . Цель изобретени - повышение точности управлени двигателем. Указанна цель достигаетс тем, что ВД, содержаший многофазную синхронную машину , многофазный коммутатор со входами управлени , сельсин-фазовраш,атель в качестве датчика положени двигател , многофазный источник питани сельсина и преобразователи «Фаза-длительность импульсов на входах управлени коммутатора, дополнительно введены измерительные усилители и интеграторы с обнул ющими ключами на входах, число дополнительных элементов равно числу фаз двигател , а также обш,ий формирователь симметричного сигнала несушей частоты, каждый из преобразователей «Фаза-длительность импульсов выполнен из последовательно соединенных усилител , динамического запоминающего узла и широтно-импульсного модул тора, причем каждый из усилителей по неинвертирующему входу подсоединен к выходу сельсина, а по инвертирующему входу - к выходу соответствующего интегратора, управл ющий вход каждого обнул юшего ключа и тактовый вход каждого динамичесКОГО запоминающего узла соединены с одним из выходов источника питани сельсина, вход каждого из измерительных усидителей подключен к выходу коммутатора, выход - к входу интегратора, а к входам всех измерительных усилителей подключен общий формировательсимметричного сигнала несущей частоты. На фиг. 1 дана структурна схема вентильного электродвигател на фиг. 2 - диаграммы его работы. ВД содержит синхронную машину 1, коммутатор 2 с фазными входами управлени , сельсин-фазовращатель 3 в качестве датчика положени двигател 1 и многофазный источник 4 питани сельсина 3. К каждому /из фазных входов управлени коммутатора 2 подключены преобразователи «Фаза-длительность импульсов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных усилител 5, динамического запоминающего узла 6 и широтно-импульсного модул тора 7, подключенного выходом непосредственно к соответствующему фазному входу коммутатора 2. Между каждым из фазных выходов коммутатора 2 и средней точкой питани его включены измерительные усилители 8, которые выходами через интеграторы 9 соединены с инвертирующими входами усилителей 5, тогда как неинвертирующие входы усилителей 5 подключены к общему дл всех фаз сельсина 3. Интеграторы 9 снабжены обнул ющими ключами 10, управл ющие входы которых совместно с соответствующими тактовыми входами динамических запоминающих узлов 6- соединены с соответствующими фазными выходами источника 4 питани сельсина 3. Формирователь 11 симметричного сигнала несущей частоты по выходу подключен ко всем одноименным входам измерительных усилителей 8 в противофазе к пульсаци м щиротно-модулированных напр жений коммутатораа 2. Дл регулировани напр жений коммутатора 2, т. е. глубины их модул ции , может быть предусмотрен множитель 12 на выходе сельсина 3. Формирователь 11 симметричного сигнала несущей частоты подключен ко всем одноименным входам измерительных усилителей 8. Устройство работает следующим образом Сигнал 13 синусоидальной формы от датчика 3 имеет ту же несущую частоту, что и сигналы 14 от источника 4, отлича сь от них лишь фазой, котора измен етс адекватно с изменением угловой координаты ротора сельсина 3 и двигател 1. Сигнал 13 поступает на усилитель 5 вместе с сигналом 15 отрицательной обратной св зи по напр жению коммутатора 2, о котором будет сказано ниже. Разность 16 сигналов 13 и 15 после усилени поступает на динамический запоминающий узел (ДЗУ) 6, который фиксирует эту разность в моменты времени, определ емые передним фронтом сигнала 14 источника 4. В результате в каждом из ДЗУ получаютс ступенчатые сигналы 16, сдвинутые относительно двух других аналогичных сигналов на 120° по угловой координате двигател 1. Эти сигналы 16 преобразуютс щиротно-импульсными модул торами (ШИМ) 7 в широтно-импульсные сигналы 17 управлени коммутатором 2. Каждый из фазных сигналов 18 коммутатора 2, отличающийс от сигнала 17 управлени искажени ми из-за задержки в несиловых ключах, пульсаци ми напр жени питани , вли нием конечного сопротивлени транзисторов и шунтирующих диодов (что показано в утрированном виде), поступает на измерительный усилитель 8The closest in technical essence to the present invention is a VD containing the actual multiphase synchronous machine, a switch with control inputs, a selsyn phase shifter on the motor shaft. multiphase power source for a selsyn and transducers. Phase-duration of pulses at the inputs of switch 3. Each transducers transformer is made according to the type of push-pull potential node of a single-phase sensor signal coincidence with one of the power resistors voltages. Since information about the angular position of the sensor is supplied for all phases through a single channel and its transformation nodes are purely logical, there is no distortion and the signals are delayed when converting the sensor signal. The lack of known VD is due to the trapezoidal modulation of the pulse-width control signals of the switch, which reduces the accuracy of motor control. A possible improvement in the modulation law due to the geometrical summation nodes of two trapezoidal signals also does not provide a high accuracy in the formation of a sinusoidal modulation of the control pulse duration. The purpose of the invention is to improve the accuracy of engine control. This goal is achieved by the fact that the VD containing a multiphase synchronous machine, a multiphase switch with control inputs, a selsyn-phase switch, an engine position sensor, a multiphase power supply for a resynsin, and transducers. Phase-pulse duration at the control inputs of the switch; and integrators with zeroing keys on the inputs, the number of additional elements equals the number of motor phases, as well as the common driver of the symmetric signal of the frequency subsurface, One of the Phase-Pulse-Pulse Transducers is made of a series-connected amplifier, a dynamic storage node, and a pulse-width modulator, each of the amplifiers being connected to the output of a selsynin via a non-inverting input, and to the inverting input to the output of the corresponding integrator I folded the key and the clock input of each dynamic storage node is connected to one of the outputs of the power supply of the selsyn, the input of each of the measurement strikers is connected to the output of the switch, the output is connected to the input of the integrator, and a common driver-symmetric carrier frequency signal is connected to the inputs of all measuring amplifiers. FIG. 1 is a structural diagram of the valve motor in FIG. 2 - diagrams of his work. The VD contains a synchronous machine 1, a switch 2 with phase control inputs, a selsyn phase shifter 3 as a motor position sensor 1, and a multiphase power supply 4 for the selsyn 3. Each of the phase control control inputs of switch 2 is connected. Phase-pulse duration converters, each which consists of a series-connected amplifier 5, a dynamic storage node 6 and a pulse-width modulator 7 connected by an output directly to the corresponding phase input of switch 2. Between each of the phases Outputs of switch 2 and its midpoint power supply are included measuring amplifiers 8, which are connected to inverting inputs of amplifiers 5 through integrators 9, while non-inverting inputs of amplifiers 5 are connected to common for all phases of the selsyne 3. Integrators 9 are equipped with control keys 10, control the input inputs of which, together with the corresponding clock inputs of the dynamic storage nodes 6, are connected to the corresponding phase outputs of the power supply 4 of the resynin 3. The generator 11 of the symmetric signal carried The output frequency bridges are connected to all of the same inputs of the measuring amplifiers 8 in antiphase to the pulsation of the gate-modulated voltages of the switch 2. To adjust the voltages of the switch 2, i.e., the modulation depth, a multiplier 12 may be provided at the output of selsyn 3 The shaper 11 of the symmetric signal of the carrier frequency is connected to all the same inputs of the measuring amplifiers 8. The device operates as follows. The signal 13 of a sinusoidal form from the sensor 3 has the same carrier frequency as the signals 14 from source 4, differing only in phase, which varies adequately with changes in the angular coordinates of the rosin of selsynin 3 and engine 1. Signal 13 goes to amplifier 5 together with signal 15 of negative feedback on the voltage of switch 2, which will be discussed below . The difference of 16 signals 13 and 15 after amplification goes to the dynamic storage node (DZU) 6, which captures this difference at the instants of time determined by the leading edge of the signal 14 of source 4. As a result, in each of the DZU, stepped signals 16 are shifted relative to the other two similar signals at 120 ° on the angular coordinate of the engine 1. These signals 16 are converted by pulse-width modulators (PWM) 7 to pulse-width signals 17 by control switch 2. Each of the phase signals 18 of switch 2 is different from Nala 17 mi controlling distortion due to the delay in the non-power keys, mi ripple supply voltage, the influence of the finite resistance of the transistors and shunting diodes (as shown in exaggerated form) is supplied to the measuring amplifier 8

вместе с симметричным сигналом 19, благодар чему гармоники несущей частоты в несколько раз или в несколько дес тков раз ослабл ютс . Сигнал 20 усилител поступает на интегратор 9, обнул емый в начале каждого такта по несущей частоте, в результате чего сигнал 15 интегратора 9 к концу каждого такта имеет значение, пропорциональное гладкой составл ющей 18 выходного напр жени коммутатора 2. Сигнал 15 интегратора 9 вл етс сигналом обратной св зи, поступающим на инвертирующий вход усилител 5.together with the symmetric signal 19, whereby the harmonics of the carrier frequency are attenuated several times or several tens. Amplifier signal 20 is supplied to integrator 9, which is zeroed at the beginning of each clock cycle over the carrier frequency, as a result of which the signal 15 of integrator 9 by the end of each clock cycle is proportional to the smooth component 18 of the output voltage of switch 2. Signal 15 of integrator 9 is a signal feedback to the inverting input of the amplifier 5.

Такое построение схемы ВД обеспечивает повыщение точности управлени главным образом за счет сочетани динамических запоминающих узлов 6, фиксирующих сигналы лищь в дискретные моменты времени, и обнул емых интеграторов в цепи обратной св зи, обеспечивающих в заданные дискретные моменты времени точные, т. е. без запаздывани пульсаций, помех и т. д., значени сигналов обратн.ой св зи по гладкой составл ющей.Such a construction of the VD scheme increases the accuracy of control mainly due to the combination of dynamic memory nodes 6, which fix the signals only at discrete instants of time, and embeddable integrators in the feedback circuit, which ensure accurate, i.e. without delay, at given discrete instants of time. pulsations, interference, etc., the values of the feedback signals on a smooth component.

Применение такого ВД позвол ет повысить точность управлени его угловым положением в дес ть и более раз, что подтверждаетс экспериментально.The use of such a VD makes it possible to increase the accuracy of controlling its angular position ten or more times, which is confirmed experimentally.

Claims

1. Lodochnikov E.A. and Yuferov F.M. Micromotors for automation systems. M., “Energie, 1969, p. 79-100.

2. USSR author's certificate number 186019, cl. H 02 P 5/36, 1963.

3. USSR author's certificate number 216836, cl. H 02 K 29/02, 1967.

L A A L L L L. : vvvyvvvvv

ctrrrrr4fH

77

Sh

nineteen

plplgg

13

20

iruVi U U LTU

q} Ui. 2

t