Вентильный электропривод

 

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД , содержащий синхронный электродвигатель , датчик положения ротора, датчик частоты вращения ротора синхронного электродвигателя , установленные на его валу, коммутатор, выход которого подключен к обмоткам управления синхронного электродвигателя , два блока сравнения и эталонную модель задатчика частоты вращения, вход которой соединен с первым входом первого блока сравнения, а выход - с первым входом второго блока сравнения, вторым входом подключенного к выходу датчика частоты вращения ротора синхронного электродвигателя , а выход второго блока сравнения подключен к второму входу первого блока сравнения, выходом соединенного с входом коммутатора, отличающийся тем, что, с целью повыщения быстродействия, в него введен усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, управляющий вход которого соединен с выходом датчика положения ротора синхронного электродвигателя, информационный вход - с выходом второго блока сравнения, а выход указанного усилителя подключен к управляющему входу комму- СЛ татора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1185523 (ц 4 Н 02 P 6/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCMOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3565585/24-07 (22) 15.03.83 (46) 15.10.85. Бюл. № 38 (72) Г. И. Гайдай (53) 62-83:621.316.719.5 (088.8) (56) Патент Японии № 48-22608, кл. 55 С 2, 1973.

Панов В. И., Семенко М. Н., Черкашина Ф. Л. Применение самонастройки для стабилизации динамических параметров электродвигателей в следящих системах.

Сб. «Теория и применение самонастраивающихся систем», Киев,: Техника, 1968, с. 318, рис. I. (54) (57) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИBO3„, содержащий синхронный электродвигатель, датчик положения ротора, датчик частоты врагцения ротора синхронного электродвигателя, установленные на его валу, коммутатор, выход которого подключен к обмоткам управления синхронного электродвигателя, два блока сравнения и эталонную модель задатчика частоты вращения, вход которой соединен с первым входом первого блока сравнения, а выход — с первым входом второго блока сравнения, вторым входом подключенного к выходу датчика частоты вращения ротора синхронного электродвигателя, а выход второго блока сравнения подключен к второму входу первого блока сравнения, выходом соединенного с входом коммутатора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, управляющий вход которого соединен с выходом датчика положения ротора синхронного электродвигателя, информационный вход — с выходом второго блока ® сравнения, а выход указанного усилителя подключен к управляющему входу коммутатора.

1185523

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в радиотехнике и приборостроении для управления следящим электроприводом.

Цель изобретения — увеличение быстродействия.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема вентильного электропривода; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу электропривода.

Вентильный электропривод содержит синхронный электродвигатель I с обмотками управления 2, на валу которого установлены датчик 3 положения ротора синхронного электродвигателя и датчик 4 частоты вращения ротора электродвигателя. Обмотки управления 2 синхронного электродвигателя подключены к выходу коммутатора 5, выполненного на транзисторных усилителях 6 — 9, входы которых объединены и образуют вход коммутатора, подключенного к выходу первого блока сравнения 10, выпол нен ного на опера цион ном усилителе 11.

Первый вход блока сравнения 10 соединен с входом эталонной модели 12 задатчика частоты вращения, выход которой подключен к первому входу второго блока сравнения 13, выполненного также на операционном усилителе !4. Второй вход блока сравнения !3 подключен к выходу датчика частоты 4, а выход — - к второму входу первого блока сравнения 10. В электропривод введен усилитель 15 с регулируемым коэффициентом усиления, выполненный на операционных усилителях 16, прямые входы которых образуют информационный вход усилителя 15, подключенный к чувствительным элементам

17 датчика 3 положения. К инверсным входам операционных усилителей через резистор 18 подключен полностью управляемые ключи, выполненные в виде полевого транзистора !9. Затворы полевых транзисторов

19 объединены и образуют управляющий вход усилителя 15, подключенный к выходу второго блока сравнения 13. Выход усилителя 15 подключен к управляющему входу коммутатора 5.

Электропривод работает следующим образом.

В исходном состоянии транзистор 20 усилителя 6 закрыт напряжением смещения

Uc . Напряжение Upc недостаточно, чтобы открыть транзистор 20. Соответственно закрыт и транзистор 21, первая обмотка управления электродвигателя к источнику питания

Улит не подключена. Этот момент соответствует положению а = 0 и I i = 0 (фиг. 2) .

При повороте ротора электродвигателя (постоянного магнита) на угол а4 на одном из чувствительных элементов (датчика

Холла) датчика положения ротора появится напряжение Uo p>, которое поступает на вход усилителя 15.

Рассмотрим случай, когда 4U = 0 и соответственно коэффициент передачи усилителя 15 К вЂ” — 1 и Ui = Upïð, Сигнал, пропорциональйый напряжению

U,, подается на второй вход усилителя 6 коммутатора 5, открывая транзистор 22 и закрывая транзистор 23. При этом напряжение с коллектора транзистора 23 компенсирует Uc . Под действием Увс транзистор 20 открывается. Соответственно открывается и транзистор 21. По первой обмотке управления, подключенной к усилителю 6, протекает ток Ii (фиг. 2).

При дальнейшем повороте ротора до угла аs в указанной обмотке управления протекает ток I>, величина которого определяется напряжением U . При а )аг, напряжение на чувствительном элементе датчика положения уменьшается, соответственно закрывается транзистор 22, открывается транзистор 23. Под действием Уси транзисторы 20 и 21 закрываются, и ток 1 становится равным нулю.

Таким образом, ток в первой обмотке управления протекает в течение времени аз (фиг. 2), когда напряжение Уу, превышает пороговое напряжение транзистора 22.

Обмотки управления работают с перекрытием. В момент аб напряжение Vy превысит пороговое напряжение Un транзисторов в усилителе 7 коммутатора 5, что обеспечит протекание тока 1 по второй обмотке управления синхронного электродвигателя.

Аналогично в соответствующие моменты времени по мере поворота ротора будут включены третья и четвертая обмотки управления электродвигателя.

Рассмотрим работу устройства при ЛУ)0.

Под действием напряжения Ug электродвигатель вращается со скоростью Ups .

Эта скорость измеряется датчиком 4, напряжение с выхода которого Up подается на вход блока сравнения 13. Сюда же поступает сигнал, пропорциональный напряжению Ци с выхода эталонной модели 12, выполненной также»а операционном усилителе. Коэффициент передачи модели Ки = —, постоянная

В-б

З-5 времени Т„= КбСь

Если скорость ротора электродвигателя соответствует требуемой, т. е. U — — Up, то

ЛУ вЂ” = О.

Если Up (U, то ЛУ ) О. На второй вход блока сравнения 10 поступает сигнал

ЛУ, увеличивая напряжение Увс и соответственно ток 1 электродвигателя.

Напряжение ЛУ подается также на второй вход усилителя 15. Транзистор 19 открывается, коэффициент передачи усилителя 15 увеличивается, возрастает Уи. В этом случае (фиг. 2) напряжение Уу, превышает пороговое напряжение Уп транзистора 22 коммутатора 5 от угла ад до угла ав. Следовательно, первая обмотка управления

1185523 срмг,1 электродвигателя будет под током большее время (Ла4).

Аналогично под действием напряжения

AU увеличиваются коэффициенты передачи и других трех усилителей, входящих в состав усилителя 15, что обеспечит подключение второй, третьей и четвертой обмоток управления электродвигателя к источнику питания на большее время.

Под действием большего момента двигатель быстрее достигнет требуемого значения скорости, задаваемого эталонной моделью !2.

Таким образом, введение усилителя 15 с регулируемым коэффициентом усиления не изменит порядка перекоммутации управляемых обмоток, изменяется только время, в течение которого они находятся под током.

Это обеспечивает повышение быстродействия электродвигателя при необходимости коррекции скорости.

l 185523

Редактор В. Конт> и

Заказ 6432/54

Составитель Л. Головченко! скаред И. Верес Корректор С. Черни и раж 045 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оч крытий! !3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4