Устройство для калибровки вентильного электродвигателя
Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение точности калибровки. Для этого в устройство для калибровки вентильного электродвигателя введены блоки умножения (БУ) 20,21 и второй программатор 19. Управляющие входы программаторов 18,19 соединены с одним выходом схемы сравнения (СС) 13, N - адресные входы - к выходу аналогово-цифрового преобразователя 17, а M - адресные входы объединены соответственно с входами постоянно-запоминающих устройств (ПЗУ) 10,11 гармонических форм фазных токов и подключены к выходу датчика 2 "угол-код", соединенному с первым входом СС 13. Информационные входы программаторов 18,19 соединены соответственно с выходами БУ 20,21, каждый из которых подключен к первому входу одного из умножающих цифро-аналоговых преобразователей (УЦАП) 4,5. Вторые входы УЦАП 4, 5 объединены с входом преобразователя 17 и подключены к выходу блока управления 14. Выход каждого из УЦАП 15 подключен к одному из регуляторов фазных токов 6, 7 обмоток 8, 9 синхронной машины 1, на валу которой установлены датчик 2 и датчик момента 3. Второй вход СС 13 соединен с блоком 12 задания угла, а второй ее выход через генератор импульсов 15 связан с реверсивным счетчиком 16. Выход последнего подключен к вторым входам БУ 20, 21. В процессе калибровки формируются корректирующие функции, при умножении которых на величину входного управляющего сигнала и дальнейшего их преобразования в токи фазных обмоток осуществляется компенсация влияния пульсаций вращающего момента на равновесное состояние вентильного двигателя и удержание его выходного вала в заданном положении. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР (21) 4238252/24-07 (22) 13..03.87 (46) 07.04.89. Бюл. Р 13 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) В,Б.Никулин (53) 62 1,313. 13.014.2:621,382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР N - 1417155,.кл. Н 02 Р 6/02, 11.02.87. Авторское свидетельство СССР Р 1358060, кл . Н 02 P 6/02, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ВЕНТИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ „„Я0„„1471276 А1 (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение точности калибровки. Для этого в устройство для калибровки вентильного электродвигателя введены блоки умножения (БУ) 20, 21 и второй программатор 19. Управляющие входы программаторов 18, 19 соединены с одним выходом схемы сравнения (СС) 13, и адресные входы — к выходу аналого-цифрового преобразователя 17, а m — ардресные входы объединены соответственно с входами постояннозапоминающих устройств (ПЗУ) 10, 11 1471276 гармонических форм фазных токов и подключены к выходу датчика 2.уголкод, соединенному с первым входом СС 13. Информационные входы программаторов 18, 19 соединены соответственно с выходами БУ 20, 21, каждый из которых подключен к первому входу одного из умножающих цифро-аналоговых преобразователей (УЦАП) 4, 5. Вторые входы УЦАП 4, 5 объединены с входом преобразователя 17 и подключены к выходу блока управления 14. Выход каждого из УЦАП 15 подключен к одному из регуляторов фазных токов 6, 7 обмоток 8, 9 синхронной машины 1, на валу которой установлены датчик 2 Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводам с винтильным электродвигателем постоянного тока, и может быть ис1 пользовано при построении системы управления с повышенными требованиями к постоянству вращающего момента ,исполнительного двигателя. Целью изобретения является повышение точности калибровки. На фиг. 1 изображена функциональ ная схема устройства для калибровки вентильного электродвигателя; на фиг. 2 — схема вентильного электроцвигателя после калибровки, Устройство для калибровки вентильного электродвигателя, выполненное на базе синхронной машины 1 с датчи ком 2 угол-код и датчиком 3 момента . 2О на валу, содержит первый 4 и, второй 5 умножающие цифро-аналоговые преобразователи, выходы которых через регуляторы б и 7 фазных токов пред25 назначены для подключения к фаэным обмоткам & и 9 синхронной машины 1.. Первое 10 и второе 11 постоянные запоминающие устройства гармонических форм фазных токов, входы которых подключены к выходам датчика 2 угол код, блок 12 задания угла поворота, выход которого соединен с первым входом схемы 13 сравнения, второй и датчик момента 3. Второй вход СС 13 соединен с блоком 12 задания угла, а второй ее выход через генератор импульсов 15 связан с реверсивным счетчиком 16. Выход последнего подключен к вторым входам БУ 20, 21. В процессе калибровки формируются корректирующие функции, при умножении которых на величину входного управляющего сигнала и дальнейшего их преобразования в токи фазных обмоток осуществляется компенсация влияния пульсаций вращающего момента на равновесное состояние вентнльного двигателя и удержание его выходного вала в заданном положении. 2 ил. вход которой соединен с выходом датчика 2 угол-код. Блок 14 управления, управляемый генератор 15 импульсов, реверсивный счетчик 16 аналого"циф,Р ровой преобраз ователь 17, первый программатор 18, при этом аналоговые входы первого 4 и второго 5 умножающих цифро-аналоговых преобразователей соединены с выходом блока 14. управления и входом аналого-цифрового преобразователя 17. Вход управляемого генератора 15 импульсов соединен с первым выходом схемы 13 сравнения, а два его выхода соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 16, управляющий вход первого программатора 18 соединен с вторым выходом схемы 13 сравнения, первые и адресных входов соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя 17. Кроме того, устройство содержит второй программатор 19 и первый 20 и второй 21 блоки умНожения, причем управляющие и первые и адресные входы первого и второго программаторов объединены, вторые m адресные входы их объединены и подключены к датчику 2 угол-код. Первые-входы первого 20 и второго 21 блоков умножения соединены с выходами соответственно первого 10 и второго 11 постоянных запоминающих устройств гармонических форм фазных устройств. 1471276 Вторые входы блоков 20 и 21 умножения объединены и подключены к выходу реверсивного счетчика 16. Выход первого ,блока умножения подключен к входу первого умножающего цифро-аналогового 5 преобразователя 4 и информационному входу первого программатора 19, а выход второго блока 21 умножения подключен к входу второго умножающего цифро-аналогового преобразователя 5 и информационному входу второго программатора 19. В первом 18 и втором 19 программаторах находятся соответственно первое 22 и второе 23 постоянные запоминающие устройства специальных форм фазных токов. В общем случае число постоянных запоминающих устройств (ПЗУ) 10 и 11 гермонических форм фазных токов, 20 число блоков 20 и 21 умножения, умножающих цифро-аналоговых преобразователей 4 и 5, регуляторов 6 и 7 тока и программаторов 18 и 19 с находяшимися в них ПЗУ специальных форм фазных токов соответствует числу фаз синхронной машины 1. Устройство для калибровки представляет собой цифровую следящую систему, в которой выходной вал вентильного двигателя отслеживает заданный угол поворота о, поступающий с блока задания угла, при постоянном входном управляющем сигнале U „ и постоянном моменте нагрузки И не зависящем от угла поворота вала. Так как М ц = const, то очевидно, что и вентильный двигатель в процессе слежения за заданным углом должен развивать постоянный врао щающий момент. Калибровка вертильного двигателя заключается в определении массивов специальных йорм фазных токов F (U, с. ) „F (U, oL), где cL — двоичный эквивалент угла поворота вала а U — двоичный эквивалент входного управляющего сигнала U „ получаемых на входах блоков 20 и 21 умно:- жения и программирования ими постоянных запоминающих устройств 22 и 23 50 специальных форм фазных токов с помощью программаторов 18 и 19. После окончания калибровки постоянные за поминающие устройства 22 и 23 специальных форм фазных токов включаются в схему вертильного электродвигателя и обеспечивают формирование в фазных обмотках 8 и 9 синхронной машины 1 таких форм токов, при которых осуществляется компенсация пульсаций вращающего момента двигателя на полном обороте выходного нала во всем диапазоне изменения входных управляющих сигналов U x ° Устройство для калибровки вентильного электродвигателя работает следующим образом. С помощью датчика 3 момента на валу синхронной машины 1 контролиру ется момент нагрузки Ин, соответствующий среднему моменту, развиваемому вентильным двигателем при поступлении на его управляющий вход (соединенные между собои аналоговые входы первого 4 и второго 5 умножающих цифро-аналоговых преобразователей) входного управляющего сигнала U „, который поступает также на вход аналого-цифрового преобразователя 17. С выхода аналого-цифрового преоб- разователя 17, осуществляющего пре" образование UB„ в двоичный код U, сигнал поступает «a n адресных входов первого 18 и второго 19 программаторов, в которых подключается к и ад- ресным входам соответственно первого 22 и второго 23 постоянных запоминающих устройств специальных форм фазных токов. Блок 12 задания угла задает положение выходного вала вентильного двигателя 7О . Сигнал рассогласования, соответствующий разности заданного ос, и действительного положения выходного вала вентильного двигателя, с первого выхода схемы 13 сравнения поступает на вход управляемого генератора .15 импульсов, который вырабатывает импульсный сигнал с частотой, зависящей от величины сигнала рассогласования и в зависимости от его знака направляет их на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 16. Информация о дейсTBHTельном угле поворота вала двигателя поступает также на адресные входы первого 10 и второго 11 постоянных запоминающих устройств гармонических форм фазных токов, а также на другие m адресных входов первого 18 и второго 19 программаторов. На выходах первого 10 и второго 11 постоянных запоминающих устройств гармонических форм фазных токов формируются двоичные коды, пропорцио5 14 нальные соответственно синусу и косинусу угла ос, Первый 20 и второй 2 1 блоки умножения производят умножение кодов, пропорциональных синусу и косинусу угла <а поворота вала двигателя на выходной код реверсивного счетчика 16. Двоичные коды с выходов. первого 20 и второго 21 блоков умножения поступают на информационные входы соответственно первого 18 и второго 19 программаторов, а также на цифровые входы соответственно первого 4 и второго 5 умножающих цифро-аналоговых преобразователей, где преобразуются в аналоговую величину с умножением на величину входного управляющего сигнала U „. Аналоговые сигналы с выходов первого. 4 и второго 5 умножающих цифро-аналоговых преобразователей подаются на входы соответственно первого б и второго 7 регуляторов тока, которые обеспечивают изменение токов в первой 8 и второй 9 фазных обмотках синхронной машины 1. При поступлении импульсов с выхода управляемого генератора 15 импульсов на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 16 меняется код на его выходе, а следовательно, и на выходе первого 20 и второго 21 блоков умножения, что приводит к изменению токов соответственно в первой 8 и второй 9 фазных обмотках синхронной машины 1. Изменение токов в фазных обмотках синхронной машины 1 приводит к изменению угла поворота вала вентильного двигателя oi. что, в свою очередь, приводит к изменению выходного кода дат" чика 2 угол-код и уменьшению сигнала рассогласования на выходе схемы 13 сравнения. После установки вала вентильного двигателя в заданное положение, т.е. после того, как угол поворота валаК стал равен заданному значению еС,, на втором выходе схемы 13 сравнения вырабатывается сигнал равенства уг лов, который поступает на управляющие входы первого 18 и второго 19 программаторов. Они осуществляют программирование соответственно первого 22 и второго 23 постоянных запоминающих устройств специальных форм фазных токов кодами соответственно Г д (k) и чаи (ос), установившимися 71276 З0. сация влияния пульсаций вращающего 45 ного двигателя могут изменяться при изменении величины управляющего входного сигнала UI,„, то калибровку проводят при нескольких U > и соответствующих им.моментах:нагрузки М„. Первое 22 и второе 23 постоянные запоминающие устройства специальных форм фазных токов программируются массивами: кодовых комбинаций соот ветственно F4(0 д ) и Гс(О 7 ) определяющих мгновенные значения.токов в фазных обмотках синхронной машины 1 и позволяющих компенсировать пуЛьсации вращающего момента при 25 на выходах соответственно первого 20 и второго 21 блоков умножения по адресу, определяемому двоичным эквивалентом U входного управляющего сиг-, нала вентильного двигателя Б „ (первые и адресных входов) и углом поворота вала двигателя, равном. заданному значению ра, (другие ш адресных входов). Таким образом, в устройстве для калибровки вентильного электродвигателя происходит отработка заданного угла d. поворота выходного вала при постоянном входном управляющем сигнале U щ„ и постоянном моменте нагрузки M = const не зависящем от угла поворота вала ° Установка вала двигателя в заданное положение осуществляется за счет изменения состояния выходных цифровых цепей первого 20 и второго 21 блоков умножения и подбора на их выходах кодовых ком-. бинаций соответственно F -(Ы) и и Р „-(), при умножении которых «а величину входного управляющего сигнала U < в дальнешем их преобразовании в токи в фазных обмотках синхронной машины 1, осуществляется компенМомента на состояние рассматриваемой системы и удержание выходного вала двигателя в заданном положении. Нри изменении заданного угла поворота вала вентильного двигателя от 0 до 2 и рад в процессе калибровки осуществляется программирование первого 22 и второго 23 постоянных запоминающих устройств специальных форм фазных .токов значениями функций соответственно Р ц (сС) и F „- (Ы) при заданных постоянных U и М„. Так как характер и величина пульсаций вращающего момента вентиль1471276 различных U „. и углах поворота вала oc.. После окончания калибровки аналого-цифровой преобразователь 17, первое 22 и второе 23 постоянные запоминающие устройства специальных форм фазных токов включаются в схему правления вентильного электродвигателя (фиг. 2). Данная схема правления вентильного электродвигателя имеет меньшие аппаратурные затраты на свою реализацию и, как следствие, большую I надежность. Таким образом, в процессе калибровки с требуемой точностью можно осуществить компенсацию пульсаций вращающего момента вентильного двигателя во всем диапазоне изменения входных сигналов. Точность компенсации задается числом разрядов датчика угол-код 2, аналого-цифрового преобразователя 17 и числом адресных входов первого 22 и второго 23 постоянных запоминающих устройств специальных форм фазных токов, определяющих точность компенсации по углу поворота вала и величине входного управляющего сигнала U „, Формула и з о б р е т е н и я Устройство для калибровки вентильного электродвигателя, выполненного на базе синхронной машины с датЧиком угол-код и датчиком момента на валу, содержащее первый и второй умножающие цифро-аналоговые преобразователи, выходы которых через регуляторы фазных токов предназначены для подключения к фазным обмоткам синхронной машины, два постоянных запоминающих устройства гармонических форм фазных токов, входы которых подключены к выходам датчика уголкод, блок задания угла поворота, вы5 ход которого соединен с первым входом датчика угол-код, блок управления, управляемый генератор импульсов, реверсивный счетчик, аналого-цифровой преобразователь, программатор, аналоговые входы умножающих цифро-аналоговых преобразователей соединены с выходом блока управления и входом аналого-цифрового преобразователя, вход управляемого генератора импуль" сов соединен с первым выходом схемы сравнения, а два его выхода соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, соответственно управляющий вход программатора соеди20 нен с вторым выходом схемы сравнения, первые и адресных входов программатора соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыше" 25 ния точности калибровки, введены вто" рой программатор и два блока умноже" ния, причем управляющие и первый и адресные входы программаторов соот- ветственно объединены, а их вторые 30 m адресные входы объединены и подключены к выходу датчика угол-код, первый вход каждого блока умножения соединен с выходом соответствующего постоянного запоминающего устройства гармонических форм фазных токов, вторые входы блоков умножения объединены и подключены к выходу реверсивного счетчика, выход каждого блока умножения подключен к входу соответ40 ствующего умножающего цифро-аналогового преобразователя и к информационному входу соответствующего программатора. 1471276 Составитель А. Иванов Редактор Г. Гербер Техред Л.Олийнык Корректор А. Обручар Заказ 1616/54 Тираж 548 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101
