Устройство для моделирования @ -фазного вентильного двигателя постоянного тока

 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может найти применение при разработке и исследовании вентильных двигателей постоянного тока и приводов на его основе. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет возможности совместной работы с реальной схемой управления и повышение точности. Дпя этого в устройство введены блок формирования сигналов датчика положения ротора, силовой блок, содержащий m цепей имитации обмоток, каждая из которых состоит из последовательно соединенных датчика тока, индуктивности и токозадающего резистора, m усилителей мощности , блок регистрации направления вращения и блок нелинейности. Устройство позволяет воспроизводить пуск двигателя, установившийся режим и реверс. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (5И 4 G 06 С 7 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

° ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3957659/24-24 (22) 23.09.85 (46) 23.05.87 Бюл. М 19 (72) А.В,Тиманов, Н.И.Дубских, В.Д.Константинов, В.А.Румянцев и Г.В.Помогаев (53) 681,333(088.8) (56) Дунаевский С.Я. и др. Моделирование элементов электромеханических систем. — Х.: Энергия, 1971, с. 171.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1035618, кл. Г 06 G 7/48, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

tn -ФАЗНОГО ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПОСТоЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может найти применение при разработке и исследовании вентильных двигателей постоянного тока и приводов на его основе. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет возможности совместной работы с реальной схемой управления и повышение точности. Для этого в устройство введены блок формирования сиг. налов датчика положения ротора, силовой блок, содержащий m цепей имитации обмоток, каждая из которых состоит из последовательно соединенных датчика тока, индуктивности и токозадающего резистора, m усилителей мощности, блок регистрации направления вращения и блок нелинейности, Устройство позволяет воспроизводить пуск двигателя, установившийся режим и реверс, 1 з.п. ф-лы 4 ил.

Устройство для моделирования

m ôàý»îãо вентильнаго двигателя по<.толннага тока содержит иста 1(п)к питания, интегросумматор 2, имеющий г1),.ппу входов 3, IlcpBI IJI H?:c)J 4 второй вход 5, блок 6 фармиронапия угла повара га ротора, пмо) )гiffff 17ср е»)ш11 н?ад 7, нтарай вход 8 11 т1)ет)1й вход 9, блок 10 формирования фаэных функций распределе)гия патакас цеплений, блок 11 формирования момента нагрузки, блок 12 н(;lffllcffifocz и, блок 13 регистрации направления вращения, блок 14 фар(н1ранан1(я с11гffaлон датчика положения ротора, сплавай блок 15, дат -11171 16 -. Ока, выход

17 цепи имитации абмото);, усилитель

18 мощности, б-)QK 19 rj)opillfpoâ,Jfiifÿ фаэных ЭДС вращения, име)ощий первую группу н?(апов 20 и вторую группу вхОДОе» 2 1, б?IОк 22 ф»!plf((р(!, IIJI! (1!o:3ных моментов вращения, имеющий пер1»ую гf)liff!ó нходон 23 I! гт<", 3,: ...p..,— пу входов 24, выходы 25 блока opi »1рования сигналов дат (II) л 11:)(, )п(».

30

40

Блок 6 фармиранаш)л угла 17а)»с р(7та ротора содер1э1т кл»оченой элеменг

26, формирователь 27 импульсов, каммута гар 28, преобразователь 29 »апрл жение — частота, m М-разрядных счетчиков 30, име)ощих вход 31 разрешения записи, входы 32 раэрядон, счетный вход 33 и вход 34 "Сложение-вычитание", m цифроаналоговых преобразователей 35. Блок 14 формирования сигналов датчика положения ротора содержит ш компараторон 36 и опорные источники 37 питания.

1 13126

Пзобрс гение Отiiooli f L» к ана.lol овай вычислительной технике и мажет найти применение при разработке и исследовании вентильных двигателей пастоян11агo тОкл (ВДПТ) 11 прие»ОДОн нс(их Ос нове, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей эа счет возможности совместной работы с реальной схемой управления и повышение точнос- 1О ти.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для моделирования

m-фаэнога нентильного двигателя постоянного тока; на фиг.2 — схема бло- 15 ка формирования угла поворота ротора, на фиг.3 — блок ф(ормиранания сигналан датчика положения ротора; Iia фиг. 4 — и1) еме нные д)гакpalffiEI.

20 2

Уравнения, описывающие процессы н вентильном двигателе, имеют вид

M„(9 ) — x (ep, где L, R.—

1 индуктивность и активное сопротивление

j-й фазы двигателя", ток и ЭДС вращения

j-й фазы двигателя, напряжение на j-й фазе двигателя, момент инерции ротора и нагрузки;

М . — электромагнитный моJ ме нт, с оэдав аемый

j-й фазой;

И (Q),М„((»)) — момент, обусловленный несимметрией воздушного зазора, и момент, зависящий от частоты вращения ротора двигателя (1) (pj ) — патакосцепление фазы

P с полем ротора.

В данной модели не учтено насыще»ие цепи двигателя и нзаимоиндуктивность фаз.

Устройство работает следующим образом.

При подаче питания на схемы устройства (фиг,1 и 2) и включении ключевого элемента 26 схемы эапитываются, а счетчики после появления на входе 31 разрешающего сигнала с формирователя 27 импульса устанавливаются в исходное состояние путем подачи на входы 32 разрядов кодов с коммутатора 28, соответствующих начальным угловым положениям ротора относительна фаз обмоток якоря и угловому сдвигу между ЭДС вращения фаз обмоток.

На выходе цифроаналоговых преобразователей 35 появляются напряжения, соответствующие угловой координате ротора с фазовым сдвигом при модели3 131262 ровании симметрично расположенных обмоток якоря двигателя, равным

0 4 преобразований сигналов, соответствующих частоте вращения д и углу поворота ротора 9, блоками 11 и 12.

Р

При этом на выходе интегросумматора появляется сигнал, определяемый формулой где t

К,К К.

При появлении сигнала ul в аналоговой форме он поступает на вход 7 блока 6 формирования угла поворота ротора и преобразуется в систему импульсов с частотой, пропорциональной частоте вращения о) . Полученные импульсы поступают на счетные входы счетчиков 30, циклические сигналы с которь(х с помощью цифроаналоговых преобразователей 35 преобразуются в периодические сигналы треугольной фор. мы, соответствующие углу поворота ротора относительно каждой фазы обмотки. При вращении ротора в обратном направлении сигнал с блока 13 регистрации направления вращения через вход 8 блока 6 поступает на входы 34 сложения (вычитания) счетчиков 30, при этом счетчики реверсиРуются и на выходах цифроаналоговых преобразователей 35 появляются сигналы, соответствующие обратной pasвертке угловой координаты положения ротора О ., При этом моделируется г обратное вращение ротора вентильного двигателя постоянного тока.

m-1 (2 7i †---). Эти сигналы поступают

5 на входы блока 10 формирования фазных функций распределения потокосцеплений, который может быть выполнен в виде блоков нелинейности. Сигнал с этих блоков поступает на входы 21 1р блока формирования ЭДС вращения, выполненного, например, в виде блоков г перемножения, умножается на величину сигнала и (вход 20), соответствующую угловой частоте вращения ротора. 15

Таким образом, на выходах блока 19 появляются сигналы моделирующие ЭДС вращения вентильного двигателя. В начальный момент времени ЭДС равны нулю, так как v)= О, Сигналы, моделирую-20 щие ЭДС, усиливаются усилителями 18 мощности и запитывают силовой блок со стороны датчика 16 тока (фиг.1), при этом выводы 17 цепей имитации обмоток подключены к преобразователю 25 частоты схемы управления вентильным двигателем (не показано) и к ним подведены потенциалы, соответствующие сочетанию открытых ключей преобразователя частоты, которые управляются 30 сигналами от блока 14 формирования сигналов с датчика положения ротора (выход 25), При этом по цепи имитации протекает ток, который после преобразования с помощью датчика 16 тока поступает на вход 24 блока 22 формирования фазных моментов вращения представляющего собой набор m блоков перемножения, на другие входы

23 которого поданы сигналы, соответ- 40 ствующие потокосцеплениям фаз обмоток. Таким образом, блок 22 вычисляет <Ь ные моменты по формуле б время, — коэффициенты, определяемые передаточными коэффициентами интегросумматора по соответствующим входам 5,4,3.

M. = С; i.Ó (0 ) 45 где С;—

1 4 (e„)—

J коэффициент перемножителя, ток j-й фазы обмотки, потокосцепление j-й фазы обмотки.

Далее эти моменты, поступая на входы 3 интегросумматора 2, суммируются с величинами соответствующими моменту нагрузки, зависящему от. .частоты вращения К (о)) (вход 5), н и моменту нагрузки, зависящему от положения ротора М„(О ) (вход 4), которые получаются путем нелинейных

Формула изобретения

1. Устройство для моделирования т-фазного вентильного двигателя постоянного тока, содержащее блок формирования фазных моментов вращения, блок формирования фазных ЭДС.вращения, блок формирования угла поворота

Ротора, блок формирования фаэных функций распределения потокосцеплений, источник питания, интегросум" матор, блок формирования момента нагрузки, причем m выходов блока форми5 13126 рования фазных моментов вращения соединены с группой входов интегросумматора, выход которого соединен с первым информационным входом блока формирования угла поворота ротора, с первой группой входов блока формирования фазных ЭДС вращения и входом блока формирования момента нагрузки, выход которого соединен с первым входом интегросумматора, m 10 выходов блока формирования угла поворота ротора соединены с соответствующими входами блока формирования фазных функций распределения потокосцеплений, выходы которого соединены 15 с второй группой входов блока формирования фазных ЭДС вращения и с соответствующими входами первой группы блока формирования фазных моментон вращения, о т л и ч а и щ е е с я д) тем, что, с целью расшире1н»я функциональных возможностей за счет нозможности совместной работы с рэальной схемой управления и повышения точности, в него введены блок форми- 25 ронания сигналов датчика по31сэжени»1 ротора, силовой блок, содержащий Ill цепей имитации обмоток, к»1жда« и которых состоит из последователь«с соединенных датчика тока, и!!дуктин- 30 ности и токозадающего резистор усилителей мощности, блок рог»1с трации направления вращения и бло»»1 е. И131е»1ности, блок формирон".Hèÿ сигналон датчика положения ротора содержит ш 35 компараторов уровня, первы: «хо,1!1 которых соединены с оотнетс 1 o lliio с

ВЫХОДЯМИ ОПОРНЫХ ИСТОЧНИКAБ Iэит IН11« вторые входы 111 компараторо соединены с соответствующими входа "III б.»ок:! фор-4I3 мирования сигналов датчика по:»oж-.!1ия ротора, входы ш компара-гopo»3 «! 1 «-ются выходами устройства, !3ь»хсэц блока формирования угла понорс т; рот ара подключен к входам блок; !р«р»! вс>- 45 вания сигналов датчика положения pîTop2 H c BxopoM бло»са»!BJIIII. ol!Ilос3 и, вь»ход которого соединен с вторым «кодо интегросумматора, выход ко" орогс

20 6 подключен к входу блока регистрации направления вращения, выход которого соединен с вторым информационным входом блока формирования угла поворота ротора, вход питания которого подключен к выходу источника питания, выходы блока формирования фазных ЭДС вращения соединены с входами соответствующих ш усилителей мощности, выхоы которых подключены к входам датчиков тока соответствующих цепей имитации обмоток силового блока, выводы токозадающих резисторов которого являются выходами устройства, ныходы датчиков тока силового блока соепинены с соответствующими входами второй группы блока формирования фаз. ных моментов вращения, 2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок формирования угла понорога ротора содержит преобразователь напряженис-частота, m N-разрядных счетчиков, ш цифроаналоговых преобразонателей, формирователь импульсон, коммутатор, ключевой элемент, вход которого ««ляется входом питания блока формирования угла поворота ротора, выход кл!ш»евого

:элемента соедипс-» с нхсдом формирователя импульсов, выход которого сое. ксч!м; татора

1И разрешения .=аписы п1 !!-разрядных счетчиков, выходы коммутатора соединены с соответствующими входами разрядов m N-разрядных счетчиков, вход прс.образонателя ;!апр»!жение-частота

««ляется первым информационным входом блока формисронания угла поворота ротора и соединен со с !етными

«ходами »п И-разрядных счетчиков, второй информацион1Н-.!1: вход блока формирования у гла с он )p l -а ротора соединен

fl ш входами Г,;;о::..".1;е- ычитание" . .1: - разряд»1ЫС . с j «! Oi; ВЫХидЫ КО

1 0РI I < С 0ЕД»IНЕIIЫ СОО 1 ВС TС 1 ВУ!ОЩИМИ .ходами соотнетс-,ву! щих цифроанало В1=1х и, собра )o -, атdllс .Й ныхОды кОтО

;эьо, являются «ьг.одами блока формиро:,аиия УГЛа Псв»С3рОГа рОтОра.

1312620

l3I2620

) 4Ь,х т

Иьид игВ,,х И

2g&ir f9

Составитель П.Дубинина

Редактор С.Пекарь Техрец Л.Олейник Корректор C,Черни

Заказ 1973/50 Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открь тий

113035, Москва, Ж-35, Раушская об,, д. 4/5

Проиэводстценно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,4 аю 9

I ! с

С