Бесконтактный регулируемый электропривод

 

Изобретение относится к злектротехнике и может быть использовано в следящих системах с вентильными злектродвигателями. Целью данного изобретения является улучшение динамических характеристик путем повышения быстродействия. Указанная цель досткгается введением в бесконтактный регулируемый электропривод интегрир.ующих усилителей 15 и 16, компараторов 17 и 18, управляемых ключей 19 и 20, дискриминатора 21 и блсйсов умножения 22 и 23. В результате введения интегрирующих усилителей 15 и 16 образуется безынерционный датчик положения 9 ротора синхронной машины I. Дискриминатор 21, ключи 19 и 20 и компараторы 17 и 18 позволяют исключить накопление погрешности интегрирования. В v сочетании с блоками умножения 22 и , 23 введенные узлы обеспечивают высокую точность управления синхронной машиной 1, т.к. снижается порядок системы регулирования. 2 ил. I (Л

1 97 Al

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19? (11) (51)4 Н 02 P 6/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4000986/24-07 (22) 03 .01.86 (46) 23.12.87. Бюл. № 47 (71) Казанский авиационный институт им. А.Н.Туполева (72) А.IÎ.Афанасьев (53) 62-83:621.316.71(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 920973, кл. Н 02 К 29/06, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N- 1075344, кл. Н 02 P 5/418, 1984. (54) БЕСКОНТАКТНЬЙ РЕГУЛИРУЕИЬЙ

ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в следящих системах с вентильными электродвигателями. Целью данного изобретения является улучшение динамических характеристик путем повышения быстродействия. Указанная цель дости.— гается введением в бесконтактный регулируемый электропривод интегрирующих усилителей 15 и 16, компараторов

17 и 18, управляемых ключей 19 и 20, дискриминатора 21 и блсйсов умножения 22 и 23. В результате введения интегрирующих усилителей 15 и 16 образуется безынерционный датчик положения 9 ротора синхронной машины 1. Дискриминатор 21, ключи 19 и 20 и компараторы 17 и IS позволяют исключить накопление погрешности интегрирования. Всочетании с блоками умножения 22 и .

23 введенные узлы обеспечивают высокую точность управления синхронной машиной 1, т.к. снижается порядок системы регулирования ° 2 ил.

1697 2 компаратора 17 через второй упранляемый ключ 19 связан с одним неинверный сигнал.

25 и напряжения U на выходе дискриминатора малого сигнала, идеального напряжения -с sin c,и напряжения U на

40,у cos< — csin<, -c siпМ с cosoC

1

136

Изобретение .относится к электротехнике, в частности к электроприводу с планным регулированием частоты вращения, и может найти применение в

5 следящих системах с вентильными электродвигателями.

Целью изобретения является улучшение динамических характеристик путем повышения быстродейстния.

На фиг,1 представлена функциональная блок-схема бесконтактного регулируемого электропривода; на фиг.2 графики сигналов,.

Бесконтактный регулируемый элек" тропривод содержит двухфазную сийхронную машину l с синусной 2 и косинусной 3 фазными обмотками и ротороминдуктором 4, на валу синхронной машины 1 установлены тахогенератор 5, выполненный в виде синхронной машины с синусной 6 и косинусной 7 выходными обмотками и ротором-индуктором.8, и датчик 9 положения в виде вращающегося трансформатора с синусной и косинусной выходными обмотками. Синусиая обмотка 2 синхронной машины 1 подключена к выходу усилителя 10 мощности, а.ее косинусная обмотка 3 — к выходу усилителя 11 мощности. Инвертирующие входы усилителей 10 и мощности соединены с синусной 6 и косинусной 7 выходными обмотками тахогенератора 5. Выходные обмотки датчика 9 положения связаны с входами фа-. зочувствительных выпрямителей 12 и

13. Электропривод содержит источник

14 входного сигнала.

В бесконтактный регулируемый электропривод введены два интегрирующих усилителя 15 и 16, два компаратора

17 и 18, два упранляемых ключа 19 и

20, дискриминатор 21 и два блока 22 и 23 умножения. Выход блока 22 умножения соединен с неинвертирующим входом усилителя ll мощности, а выход блока 23 умножения - с неинвертирующим входом усилителя 10 мощности.

Одни входы блоков умножения подключены к выходу источника 14 входного сигнала, другой вход блока 22 умножения — к выходу интегрирующего усилителя 16 и одному входу компаратора

17, а второй вход блока 23 умножения — к выходу интегрирующего усилителя 15 и первому входу компаратора

18. Вторые нходы компараторов,.17 и

18 соединены с выходами фазочувствительных выпрямителей 12 и 13. Выход тирующим входом интегрирующего усилителя 16, второй неиннертирующий вход которого подключен к синусной обмотке б тахогенератора. Выход компаратора 18 через первый управляемый ключ

20 связан с неинвертирующим входом интегрирующего усилителя 15, инвертирующий вход которого соединен с косинусной обмоткой 7 тахогенератора 5.

Управляющие входы ключей 19 и 20 подключены к выходу дискриминатора 21, вход которого соединен с входом датчика 9 положения. На вход датчика 9 положения поступает переменный опорНа фиг.2 представлены графики напряжения U „ на выходе фазочувствительного вйпрямителя, напряжения U9 на выходе фильтра низкой частоты в известном электроприводе, напряжения на выходе фазосдвигающей цепочки выходе первого интегрирующего операционного усилителя. Пороговое напряжение дискриминатора малого сигнала, образующего вместе .с фазосднигающей цепочкой дискриминатор 21 стационарности сигнала, обозначено через Uä.

Бесконтактный регулируемый электропривод работает следующим образом., С косинусной 7 и синусной 6 выходных обмоток тахогенератора 5 на входы соответственно первого 15 и второго 16 интегрирующих операционных усилителей поступают сигналы где М. — угол поворота ротора, эл. рад;

Я вЂ” частота вращения.

На выходах усилителей 15 и 16 вырабатываются напряжения они поступают на входы блоков 22 и

23 умножения, на вторые входы которых поступает от источника 14 аналоговый сигнал, пропорциональный требуемой частоте вращения са, . На выходах блоков умножения. формируются сигналы -с(a, которые сравниваются на входах усилителей 10 и 11 мощности.

На выходах усилителей 10 и 11 получаются напряжения

1361697

-ck9(я, "я) з1пы с1с„(ю, — ы) cos, 5

-U sin g, sin s2 с

U cos e sin Q, t, Формула

Бесконтактный регулируемый электропривод, содержащий синхронный электродвигатель с синусной и косинусной фазными якорными обмотками, установленные на его валу тахогенератор, выполненный в виде синхронной машины с синусной и косинусной выходными обмотками, и датчик положения ротора, выполненный в виде вращающегося трансформатора с -синусной и косинусной выходными обмотками, усилители мощности, выходы которых соединены с синусной и косинусной фазными обмотками синхронного электродвига.теля, а инвертирующие входы усилителей мощности подключены соответственно к синусной и косинусной выходным обмоткам тахогенератора, фаэо-. чувствительные выпрямители, вход каждого из которых соединен с соответст. вующей выходной обмоткой датчика положения, источник входного сигнала, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик путем повышения быстродействия, введены дискриминатор, два интегрирующих усилителя, два компарато35

- сsin оЬ /sin Q t); с cos сс s in C2 t/ .

Эти напряжения сравниваются на первом 17 и втором 18 компараторах соот- 40 ! ветственно с выходными напряжениями первого и второго интегрирующих операционных усилителей. В зависимости от знака разности напряжений, поданных на входы компараторов 17 и 18, :4 на их выходе вырабатывается напряжение +11,, 0 = const. В короткие промежутки времени, когда ключи 19 и 20 открыты, напряжения +U подаются с выходов компараторов 17 и 18 на вхо- ды интегрирующих операционных усилителей 16 и 15 и происходит быстрое изменение их выходных напряжений соответственно до значений -с sin<, с соз" Дискриминатор 21 стацйонар 55 ности сигнала может быть выполнен в виде каскадно соединенных фазосдвигающей цепочки и дискриминатора мало -. го сигнала. Цепочка, сдвигающая ааерпоступающие соответственно на синусную 2 и косинусную 3 фазные обмотки якоря синхронной машины 1. При больших значениях коэффициента усиления

k> имеют приближенное равенство

Я «Яо °

Остальные элементы предназначены для периодической коррекции выходных напряжений интегрирующих операционных усилителей 15 и 16. Опорное напряжение U поступает на вход дискриминатора 21, на выходе которого формируются короткие импульсы напряжения U открывающие ключи 19 и 20 в то время, когда модуль опорного напряжения близок к максимальному значению.

На синусной и косинусной выходных обмотках вращающегося трансформатора

9 вырабатываются напряжения где Я вЂ” угловая частота опорного напряжения, Я > у,.

Эти напряжения поступают на входы первого 12 и второго 13 фазочувствительных выпрямителей без сглаживающих фильтров, на выходах которых формируются соответственно напряжения ное напряжение по фазе на угол

Дискриминатор малого сигнала может быть собран на двух интегральных компараторах. Блоки 22 и 23 умножения реализуются с помощью аналого-цифрового и цифроаналогового преобразователей на интегральных микросхемах, где в качестве опорного напряжения цифроаналоговых преобразователей используется один из перемножаемых сигналов.

Таким образом, благодаря введению интегрирующих операционных усилителей получаются безынерционные датчики синуса и косинуса текущего угла поворота ротора, а путем введения дискриминатора сигнала, двух ключей и двух компараторов исключается накопление погрешности интегрирования.

В сочетании с двумя блоками умножения получается высокодинамичный ре- гулируемый электропривод высокой точности, так как снижение порядка системы на единицу позволяет повысить коэффициент усиления суммирующих усилителей. изобретения

Составитель А. Головченко

Техред М. Ходанич Корректор И.Муска

Редактор И.Николайчук

Заказ 6301/55

Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 13616 ра, два управляемых ключа и два блока умножения, выход каждого из которых соединен с неинвертирующим входом соответствующего усилителя мощ5 ности, одни входы блоков умножения подключены к выходу источника входного сигнала, другой вход каждого блока умножения соединен с выходом одного из интегрирующих усилителей и 1р одним входом соответствующего коипаг ратора, вторые входы компараторов подключены к выходам фазочувствительных выпрямителей соответственно, выход одного компаратора через первый управляемый ключ связан с неинвертирующим входом одного из интегрирующих усилителей, инвертирующий вход которого соединен с косинусной выходной обмоткой тахогенератора, синусная обмотка которого подключена к неинвертирующему входу другого интегрирующего усилителя, вторым неинвертирующим входом связанного через второй управляемый ключ с выходом другого компаратора, управляющие входы упомянутых ключей .подключены к выходу дискриминатора, вход которого соединен с входом датчика положения, предназначенным для подачи переменного опорного сигнала.