Способ управления вентильным электродвигателем постоянного тока

Способ управления вентильным электродвигателем постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в электроприводах станков и механизмов. Сущность изобретения: в процессе управления вентильным электродвигателем одновременно с изменением напряжения, подводимого к фазе якорной обмотки синхронной машины в функции частоты вращения ротора синхронной машины, и угла установки датчика положения ротора изменяют и угол установки указанного датчика, определяемого конструкцией синхронной машины и учитывающего неперпендикулярность магнитных полей статора и ротора синхронной машины. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4700166/07 (22) 27.04.89 (46) 23.08.92. Бюл. 3Ф 31 (71) Белорусский государственный унйверситет (72) О.С.Лукьянец, А.С.Михалев и С.Н.Сидорук (56) Овчинников И.Е., Лебедев H,È. Бесконтактные двигатели постоянного тока. Л.: Наука, 1978, с. 113-117, 130-131, Известия Вузов. Электромеханика, 1986, М 6, с. 63-66. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике.

Целью изобретения является повыше-" ние линейности механической характери- . стики.

На чертеже приведена функциональная схема устройства, реализующего способ управления вентильным электродвигателем постоянного тока.

Оно содержит блок 1 умножения, включающий генератор 2 высокой частоты, и управляемый делитель 3 частоты, входом соединенный с вйходом генератора вйсо«ой частоты, а выходом — с первыми входами широтно-импульсных модуляторов (ШИМ)

4-6. Кодовый вход управляемого делителя 3 частоты служит первым входом блока 1 умножения, вторые входы LUNM 4-5 — вторйм: входом блока 1 умножения, а выходы ШИМ вЂ” выходом блока 1 умножения, подключенные к входам усилителя 7, выходы которОго соединены с фазными выводами якорной

„„Я2„„1757040 А1 (s>)s Н 02 К 29/06// Н 02 Р 6/02 (57) Использование: в злектроприводах станков и механизмов. Сущность изобретения: в процессе управления вентильным электродвигателем одновременно с изменением напряжения, подводимого к фазе якорной обмотки сийхронной машины в функции частоты вращения ротора синхронной машины, и угла установки датчика положения ротора изменяют и угол установки указанного датчика, определяемого конструкцией синхронной машины и учитывающего неперпендикулярность магнитных полей статора и ротора синхронной машины. 1 ил. обмотки синхронной машины 8 вентильного двигателя.

На валу синхронной машины установлены датчик 9 частоты вращения и датчик 10 положения ротора, выход которого подключен к первому входу арифметического блока

11; второй вход которого соединен с выходом постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 12, а выход — с выходом второго постоянного запомийающего устройства

13, выходом подключенного к второму входу блока 1 умножения, к первому входу которого подключен второй вход ПЗУ 12.

Сущность способауправления вентильным электроприводом заключается в следующем.

Известно, что механические характеристики синхронной машины имеют вид: М cos

М 1+ у о

1757040

1-Т sin К в

1+Т2вг/ 4 в где Мц — момент, развиваемой скоростной машиной;

М вЂ” пусковой момент синхронной машины; в- частота вращения ротора синхронной машины; в х — частота вращения холостого хода;

К вЂ” управляющее воздействие;

P — угол установки датчика положения ротора;

Тэ — электромагнитная постоянная времени синхронной машины, При линейности механические характеристики принимают вид — =К вЂ” h —.

Мл

Под управлением электроприводом понимают регулирование частоты вращения в соответствии с поступающим от системы управления или другого устройства сигналом, Управлять частотой вращения ротора синхронной машины можно изменяя амплитуду 0у напряжения. подводимого к якорной обмотке синхронной машины.

Следовательно под параметром К понимается управляющее воздействие, т.е. сигнал управления от внешнего устройства, которое определяет амплитуду U> напряжения, подводимого к якорным обмоткам синхронной машины и которое показывает, какую часть составляет амплитуда напряжения на якорных обмотках от напряжения 0 источника питания, т.е.

u„--К И

Отсюда видно, что управляющее воздействие Кможетизменяться от-1до+1, что соответствуИ вариации частоты вращения ротора синхронной машины от -10 до +10.

Задаваться К может как в виде кода прй цифровой реализации с системы управления синхронной машиной, так и аналоговой величиной, например напряжением.

Решив систему из двух указанных уравнения относительно углами. получим закон изменения угла Р в зависимости от часто. ты вращения ротора синхронной машины и управляющего воздействия К, при котором механические характеристики будут линейны ,К + КТ в — в Т,/щ р = arcsin (1

Кй + УТг — э гсся(;Т-) которое выполняется только при условии, что К + Ктгв — взт /в, КЛ + (У г

Для получения характеристики наиболее близких к линейным необходимо исследовать на минимум функцию (h - 1), где h находится из совместного решения соотношения, описывающего механические характеристики и соотношения вида

Мц в

Мп вх

Если h- 1, то механические характеристики будут более линейны, а функция (h — 1) в точке h = 1 имеет глобальный г минимум, .

Дифференцируя по Р функцию (h — 1)г и приравнивая результаты нулю, получим

j3= arctg(cu Т., )

Способ в устройстве реализуется следующим образом, Угол р положения ротора синхронной машины 8 и его частота в вращения преобразуются в коды датчика 10 положения ротора и датчика 9 частоты вращения.

В соответствии с заявляемым способом угол Р установки датчика положения ротора изменяют в зависимости от управляющего воздействия К и частоты вращения ротора в.

Вследствие сложности зависимости

Рот К и в, как зто видно из формулы изобретения, наиболее простое вычисление угла Р осуществляется с помощью

ПЗУ 13. При этом на младшие разрядов

ПЗУ 13 поступает код частоты вращения ротора V, а на старшие m-код управляющего воздействия Q, таким образом формируется адрес ячейки B. По указанному адресу из

ПЗУ 13 извлекается код G угла /3 установки

40 датчика положения ротора

2 — 1

G = -т(агсюп(С) Эгерия()) при С < 1, G — -фагсщ(, ))и ри!С) 1, и Тэиу

2 †.1 где

e/(2 -от Ят с,)„У/(2 -1)/(2-()-CA Т l(2-13

О/(2 -(} (тэ ю„р /(2 -()

Коды ДПР 10 и ПЗУ 13 обрабатываются

АУ11 в соответствии с предлагаемым способом управления ВЭ. т.е. осуществляется операция вычисления адреса А ячейки ПЗУ

12A=pF+G, Таким образом, определяется аргумент гармонических функций р(р+/3. Выходной код АУ11 является входным для ПЗУ 12, в котором записаны коды длительности и знаки импульсов для каждой из фэз якорной

1757040

5 обмотки СМ, при этом в S(i-1) + 1, ..., S(I-1) разрядах сформированы коды К(длительности в соответствии с законом

sln(prp+ р(1-1) 2л /h +)) ), R(= (2 — 1))sin(2zr (A/Am + p(i-1)/Ь)(, 5 кроме того, в S(разрядах указываются соответствующие знаки импульсов, т.е. в ячейке с адресом А соде жится код (2 — 1) ) ((п(2л(А/Ащ +

+ p(i — 1)/й)(+ 2 1, где 3 $ — разрядность выходного слоя ПЗУ

12;

Am. — наибольшее значение адреса в

ПЗУ 12, определяемое его емкостью е = 1 при з1п(2к(— + p(i — 1)/h))(9

А

Am е = 0 при э! п(2л (+ р((— 1)/h)) >0

А

2-0

УП1 производит перемножение кода уп- "равляющего воздействия О, формируемого внешним устройством (на фигурах не показано) с кодами тригонометрических функций, поступающих с ПЗУ 12, следующим 25 образом, Код управляющего воздействия поступает на вход УДЧ 3, на второй вход которого подключен ГВЧ 2, импульсы с выхода которого следуют с частотой f. На вы- ходе УДЧ 3 будут присутствовать импульсы с частотой f/Q. Длительности импульсов в виде кодов R(, поступающих в ПЗУ 12, записываются в ШИМ 4 — ШИМ 6, на вычитающие входы которых поступает частота f/Q, при этом длительность вь(ходных импульсов 35 будет равна R(Q/f. Если коды R(записываются в ШИМ 4 — ШИМ 6 с частотой f >, то для нормальной работы УП1 необходимо, чтобы

f=f> 2 2

Тогда длительность выходных импуль- 40 сов будет равна

R(Q/(f i 2 2 ) или

1 —,к ) ып(рр + - -р() — 1) +P)!

2л

Широтно-модулированные импульсные 45 последовательности усиливаются в усилителе У7, который фактически производит перемножение K sin (p(/) + 2л р((-1)/h + /) ) на напряжение источника питания U, и поступают на якорные обмотки CM, . 50

Формула изобретения

Способ управления вентильным электродвигателем постоянного тока с датчйМом" положения ротора на валу его синхронной машины, при котором измеряют положение ротора синхронной машины вентильного электродвигателя и его частоту вращения и подводимое к одной из фаз якорной обмотки синхронной машины напряжение изменяют в функции указанных измеренных параметров и угла установки датчика положения ротора по.закону

U(= KUsin { p((p+ (И) — ) +(8)

- 2л. дополнительно по определенному закону изменяют угол установки датчика положения ротора в зависимости от частоты вращения ротора синхронной машины, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения линейности характеристик, указанное изменение угла установки датчика положения ротора осуществляют по закону + тэ . () тэ/®(х р= arcsin (KV +аРТ2 — arctg()

К + Ктэ(() — N Тэ/й))(2 3 2 и

P = arctg (в Т,) при

К + КтэМ вЂ” Nэтэ/ГО)

too1, КЛ + а т2 где К вЂ” коэффициент пропорциональности, учитывающий неперпендикулярность магнитных полей статора и ротора синхронной машины, U — напряжение источника питания; р — число пар полюсов;

n — число фаз якорной обмотки синхронной машины;

P — угол установки датчика положения ротора;

L, R — индуктивность и активное сопротивление якорной обмотки;

Тэ = р — — электромагнитная постоянR ная времени двигателя; в х — частота вращения холостого хода; и — частота вращения ротора синхронной машины.

4

Составитель А, Головченко

РедактОр Н.Лазаренко Техред M.Моргентал Корректор М;Ткач

Заказ 3096 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101