Реверсивный вентильный электродвигатель
Патент 1431015
Авторы
Классы МПК
Реверсивный вентильный электродвигатель
Иллюстрации
Реферат
СОК)З СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ÄÄSUÄÄ 1431015
А1
<51 4 ?? 02 ?? 29>
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4225519 /24-07
{22) 07.04.87 (46) 15. 10. 88. Бюл. У 38 (71) Ульяновский политехнический институт (72) K.М.Нашатыркин, И.А. Боровиков и В.И.Доманов (53) 621.313.13.014.2:621.382 (088.8) (56) Патент США У 4454458, кл. 318-254, 1984.
Патент США Ф 4156169, кл. 318-616, 19 79.
{54) РЕВЕРСИВНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в безредукторных электроприводах быстродействующих приборов и роторов.
Целью изобретения является повышение точности и упрощение. Вентильный электродвигатель содержит синхронную машину (СИ) и синусно-косинусный датчик положения ротора (ДПР), Статорные обмотки СМ подключены к выходам двухканального усилителя-преобразователя, входы которого подсоединены к выходам коммутатора на аналоговых умножителях. Работой коммутатора управляют сигналы с ДПР. На вход коммутатора вентильного электродвигателя поступает сигнал ошибки по скорости вращения, формируемый регулятором скорости по сигналу задания и сигналу обратной связи по скорости (ОСС). Для формирования сигнала ОСС постоянного тока применено электрическое дифференцирование сигнала с
ДПР с последующим перемножением сиг- Я налов с дифференциаторов и сигналов с ДПР и суммированием сигналов лро- Q) изведений. Вращающийся трансформатор.
ДПР используется для организации главной обратной связи по положению при использовании бесконтактного двигателя в следующем электроприводе. 1 ил.
4ь
1431015
Изобретение ОтнОсится к электрО технике, а именно к электрическим двигателям с бесконтактной коммутацией, Осуществляемой с помощью полу- 5 проводниковьп приборов, т.е. к вентильным электродвигателям (ВД), и предназначена для использования преимущественно в высокомоментнвас ВД, работающих в реверсивных безредук- fQ торных электромеханиэмах сходящих систем быстродействующих приборов и роботов.
Цель изобретения — увеличение точности и упрощение ВД. 15
На чертеже представлена функциональная схема реверсивного ВД.
Реверсивный ВД содержит электромеханический преобразователь, выполненный в виде синхронной маиянв1 1, "О синусно-косинусный датчик 2 положения ротора (ДПР) с первым 3 и вто"pbIII Й выходами на постоянном токе (выполненнвй, например, на индукционном редуктосине с двумя фазочувствитель- 25 ными выпрямителями), последовательно соединенные задатчик 5 сигнала, элемент 6 сравнения, предварительный усилитель ?,. комму" àòîð 8, двухканальный усилитель-преобразователь 9 ЗО (может быть выполнен как на широтноимпульсных преобразователях, так и на линейных усилителях постоянного тока), к вводам которого подключецы статорные обмотки 1Î синхронной ма-. шины 1.
Коммутатор 8 выполнен на двух умножителях (например„ прецезионных аналоговых перемножителях), первые входы которых объединены и подключе- 4О ны к выхОду предварительнОГО усилителя, а вторые входы умножителей подключены к первому 3 и второму 4 выходам датчика 2 положения ротора.
К первому 3 и второму 4 ввыодам датчика 2 положения ротора соответственно подключены первый 11 и второй
12,цифференциаторы, выходы которых соответственно подключены к входам
13 и 14 первого 15 и второго il6 дополнительных умножителей, причем вторые входы 17 и 18 первого 15 и второго 16 дополнительнви умножителей поцключены соответственно к второму 4 и первому 3 ввыодам датчика 2 положения ротора,, а выходы дополнительных умножителей 15 и 16 через сумматор
19 связаны с вторым входом устройства 6 сравнения.
В процессе работы ВД движение ротора может происходить по любому произвольному закону.
Сигналы с ДПР будут изменяться в соответствии с выражениями:
U) U) sink (t), U U cos o((t) где U — амплитуда сигнала ДПР.
Закон движения d(t) выходного вала электродвигателя определяется сигналом задания U
Сигнал задания U, выработаннвя эадатчиком 5 сигнала, сравнивается в элементе 6 сравнения с напряжением обратной связи U
Сигнал ошибки Ug, пройдя через предварительнвя усилитель 7, поступает на вход коммутатора 8:
Ц = К„Пу U< cos I (t) . (Д)
Пройдя через двухканальный усилитель-преобразователь 9, сигналы Ug и 0 вызывают токи в статорных обмотках 10 синхронной машины 1, которые в расточке статора создают результирующее магнитное поле, ЭДС которого пропорциональна амплитудному значению статорных токов ig u
i = I sin а((t);
i = L cos o((t) .
Лмплитудное значение фазных токов определяется выражением
Бнр -E у
R ! (б) Где UIIp
=КО КР " / амплитудное значение фазных напряжений с вв хода усилителя-преобразователя 9; амплитудное значение
ЭДС вращения; коэффициент усиления усилителя-преобразователя 9;
Кпр
Ug Ку БР (3)
В результате действия сигналов
U u U c gHP 2 на ввиодах коммутатора 8 образуются напряжения U< и Un.
U = К, ° Ug U sin o((t);
1431015
С вЂ” коэффициент, определяемый конструктивными параметрами синхронной
1 машины 1;
R — сопротивление фаэных обмоток;
ы — текущее значение скорости вращения вала двигателя.
Момент, развиваемый двигателем с учетом (6), равен (7) Мд,= С т,. где С вЂ” коэффициент, определяемый конструктивными параметрами синхронной машины 1.
Мгновенное (текущее) значение угловой скорости вращения вала двигателя под действием момента Nhe (15) определяется выражением
d о ()
u)(t (8) Дифференциаторы 11 и 12 выполняют дифференцирование сигналов с выходов 3 и 4 сигналов (1) ДПР 2. Выходные ! сигналы дифференциаторов 11 и 12 будут иметь значения с учетом (8):
E> =K U юcosI (t);
На первый 13 и второй 17 входы первого дополнительного умножителя
15 поступают соответственно сигналы
Е с первого дифференциатора 11 и
U второго выхода 4 ДПР 2, а на первйй 14 и второй 18 входы второго дополнительного умножителя 16 поступают соответственно сигналы Е > с второго дифференциатора 12 и U с первого
1 выхода 3 ДПР 2. Выходные сигналы Uyq
usin4Ж ° (9) где К вЂ” коэффициент передачи дифференциаторов.
Полученные сигналы Е, и Е ., несут информацию об угловой скорости V(t) вращения вала двигателя, но промодулированы знакопеременными тригонометрическими функциями углового перемещения сов Ы () и sin e((t) . Эти сос,тавляющие в условиях безредукторного следящего электропривода (низкие и инфранизкие частоты, малые угловые перемещения Lll) имеют специфические свойства и отфильтровать их традиционными способами (например, RC-фильтрами) практически невозможно. и Uó. первого и второго дополнительных умножителей имеют значения:
Uy, = К <., cos 4 (t);
Uyg = Ксы sin а (t), (10) где К =К U — коэффициент передачи
C по угловой скорости.
Сигналы U >< и Uy с дополнительных умножителей 15 и 16 поступают на входы вычитающего сумматора 19, выходной сигнал Uz с которого является сигналом отрицательной обратной связи по угловой скорости и имеет значение (с учетом того, что cos о +
+ Я1п20(= 1)
Uncs- Uyq 0 уг Кс 1 (t) °
Скоростная обратная связь имеет линейную характеристику и высокую надежность.
Таким образом, скоростная обратная связь в ВД не имеет каких-либо
25 ограничений ни по быстродействию, ни по величине скорости, ни по режиму работы электродвигателя.
ВД может с успехом применяться для систем стабилизации скорости и обеспечивать при этом более высокое быстродействие по сравнению с известными.
В качестве усилителя-преобразова теля может быть использован как усилитель постоянного тока, так и более экономичные широтно-импульсные преобразователи или любой быстродействующий усилитель.
40 Формула из о бретения
Реверсивный вентильный электродвигатель, содержащий двухфазный электромеханический преобразователь, 46 первая и вторая фазы обмотки якоря которого подключены к выходам усилителей соответственно первого и второго каналов усиления, управляющие входы которых связаны с первым и вторым выходами датчика положения ротора, .последовательно по входу-выходу соединенные задатчик сигнала, 4лемент сравнения и предварительный усилитель, а также схему. выделения сигнала частоты вращения вала двигателя, включающую в себя два дифференциатора, входы которых связаны с выходами датчика положения ротора, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с
1431015
Сс ставитель A. Санталов
Корректор И.Демчик
Редактор N.Бандур= 7ехред Л Сердюкова
Тираж 666 Подписное ВШЙПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!
13035., Москва,, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 5348/54
Производственно-полиграфическое предприяTHe, г. Ужгород, ул. Проект
П оектная 4 целью повышения точности и упрощения, каждый канал усиления снабжен умножителями, схема выделения сигнала частоты вращения снабжена двумя дополнительными умножител.::"ми и сумматором, первые входы умножителей каждого канала усиления объединены и подключены к выходу предварительнога усилителя, вторые входы первого и второго умножителей подключены соответственно к первому и второму Bbi ходам датчика положения ротора к которым также подключены соответственно первый и второй дифференциаторы, выходы которых подключены соотБ ветственно к входам первого и второго дополнительных умножителей, вторые входы первого и второго дополнительных умножителей подключены соответст-, венно к второму и первому выходам
1б датчика положения ротора, а выходы дополнительных умножителей через сумматор связаны с вторым входом элемента сравнения.