Моментный вентильный электродвигатель с устройством для его настройки

 

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к моментным вентильным электродвигателям (МВД) с бесконтактной коммутацией. Целью изобретения является повышение точности и сокращение времени настройки. МВД содержит синхронный электродвигатель 1 с M-фазной обмоткой 2 и с ротором-индуктором 3, M усилителей 4, M датчиков 5 тока. Устройство для настройки МВД содержит датчик 6 угла, задатчик 7 угла, датчик 8 момента, управляющее устройство 9, задатчик 10 момента, счетчик 11 импульсов, запоминающее устройство 12, сумматор 13, интегратор 14, M генераторов 15 опорных напряжений, M ключей 16, M синхронных детекторов 17, M фильтров 18 низкой частоты, M перемножителей 19, M сумматоров 20, M аналого-цифровых преобразователей 21. Применение управляющего устройства и счетчика импульсов позволяет автоматизировать процесс изменения требуемого момента и адреса записи в запоминающее устройство, что ускоряет процесс настройки. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 К 29/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4279496/07 (22) 06,07.87 (46) 07.07.91. Бюл. М 25 (71) Казанский авиационный институт им.

А.Н.Туполева (72) А.Ю.Афанасьев и З,А.Насыров (53) 621.313.292(088.8) (56). Столов Л.И. и Зыков Б.Н. Моментные двигатели с постоянными магнитами. — М.:

Энергия, 1977, с.98-100.

Авторское свидетельство СССР

М 1580494, кл. Н 02 К 29/06, 1987. (54) МОМЕНТНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ С УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ

ЕГО НАСТРОЙКИ (57) Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к моментным вентильным электродвигателям (МВД) с бесконтактной коммутацией. Целью изобретения является повышение точности и со„„Я2„„1661926 А1 кращение времени настройки. МВД содержит синхронный электродвигатель 1 с mфазной обмоткой 2 и с ротором-индуктором

3, m усилителей 4, m датчиков 5 тока. Устройство для настройки М ВД содержит датчик 6 угла, задатчик 7 угла, датчик 8 момента, управляющее устройство 9, задатчик 10 момента, счетчик 11 импульсов, запоминающее устройство 12, сумматор 13, интегратор 14, m генераторов 15 опорных напряжений, m ключей 16, m синхронных детекторов 17, m фильтров 18 низкой часто- . ты, m перемножителей 19, m сумматоров 20, m аналого-цифровых преобразователей 21.

Применение управляющего устройства и счетчика импульсов позволяет автоматизировать процесс изменения требуемого мо- ф мента и адреса записи в запоминающее устройство, что ускоряет процесс настройки. 1. ил. rr-

1661926

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к электрическим двигателям постоянного тока с бесконтактной коммутацией, т.е. к вентильным электродвигателям, и предназначено для 5 настройки в процессе изготовления и эксплуатации электрических машин, работающих в качестве исполнительных моментных двигателей приводов следящих систем и систем стабилизации различного назначения. 10

Настройка моментного вентильного электродвигателя (М ВД заключается в определении оптимальных значений токов фаз обмотки якоря синхронного электродвигателя, создающих при различных углах пово- 15 рота ротора-индуктора требуемый электромагнитный момент при минимальных потерях в обмотке якоря.

Цель изобретения — повышение точности и сокращение времени настройки. 20

На чертеже показана функциональная схема моментного вентильного электродвигателя с устройством для его настройки.

Электродвигатель содержит электроме- ханический преобразователь 1 с m-фазной 25 обмоткой 2 якоря и ротором-индуктором 3, m усилителей 4, m датчиков 5 тока. Устройство для настройки содержит датчик 6 угла, задатчик 7 угла, датчик 8 момента, уп равляющее устройство 9, задатчик 10 момента, 30 счетчик 11 импульсов, запоминающее устройство 12, сумматор 13, интегратор 14, m генераторов 15 опорных напряжений, m ключей 16, m синхронных детекторов 17, m фильтров 18 низкой частоты, m перемножи- 35 телей 19, m сумматоров 20, m аналого-цифровых преобразователей 21.

Ротор-индуктор 3 механически связан с валами датчика 6 угла, задатчика 7 угла и датчика 8 момента. Его выход подключен к 40 входу сумматора 13, второй вход соединен с выходом задатчика 10 момента, а выход подключен к входу интегратора 14, выход которого подключен к входам перемножителей 19 и к входам синхронных детекторов 45

17, электроды опорных напряжений которых соединены с входами сумматоров 20 и через ключи 16 с выходами источников 15 опорных напряжений, а выходы соединены последовательно по вход-выходу с фильтра- 50 ми 18, перемножителями 19, сумматорами

20 и входами аналого-цифровых преобразователей 21 и усилителей 4. Их выходы соединены с фазами обмотки 2 якоря через входы датчиков 5 тока, выходы которых подключены к вторым инвертирующим входам усилителей 4. Первый — третий выходй управляющего устройства 9 йодключены соответственно к управляющим электродам ключей 16, к синхронизирующему входу запоминающего устройства 12 и входам задатчика 10, момента и счетчика.11 импульсов, выход которого подключен к адресному входу запоминающего устройства 12, информационные входы которого подключены к.выходам датчика 6 угла, задатчика 10 момента и аналого-цифровых преобразователей 21. Запоминающее устройство 12 может содержать аналого-цифровые преобразователи для перевода выходных сигналов датчика 6 угла или задатчика 10 момента из аналоговой формы в цифровую.

Устройство для настройки работает следующим образом.

С помощью задатчика 7 угла и задатчика

10 момента устанавливаются. начальные значения угла поворота а ротора-индуктора 3 и требуемого момента Мо. На выходе счетчика 11 устанавливается начальное значение адреса А для запоминающего устройства 12.

Настройка делится на ряд периодов, каждый из которых включает три этапа.

На первом этапе управляющее устройство 9 выдает импульс на первый выход, который открывает ключи 16, Сигналы с выходов фильтров 18 дм дм д11 "" Bim пропорциональные частным производным от электромагнитного момента M по токам

l1,...,lm фаз обмотки 2 якоря, умножаются на сигнал Л, поступающий с выхода интегратора 14 и имеющий смысл множителя Лагранжа в решении задачи на условный экстремум. На сумматорах 20 к этим произведениям добавляются опорные напряже- ния Uo1,...,0от различной частоты, поступающие через открытые ключи 16 с выходов генератора 15 опорных напряжений, С выхода сумматоров 20 сигналы

19 =Л +Uo1,...,4 =Л +Uom ам . ам

I1 Im поступают на входы усилителей 4, охваченных глубокой отрицательной обратной связью, по току с помощью датчиков 5 тока и питающих фазы обмотки 2 якоря токами 0

11 = I1 „",Im 1в, о

Синхронный электродвигатель 1 развивает электромагнитный момент

M M + Uo1 +,, + Uо

1661926

6 (3) 10 дМ дМ д Ii " " д П где в — постоянная (гладкая) составляющая момента.

Датчик 8 момента вырабатывает сигнал

М, из которого на сумматоре 13 вычитается сигнал Мо, вырабатываемый задатчиком 10 требуемого момента. Разность Л M = M — Mp с выхода сумматора 13 поступает на инвертирующий вход интепгратора 14 и на входы синхронных детекторов 17, на которые подаются также опорные напряжения

0о1,...,Uom. Интегратор 14 вырабатывает значение А из условия M = Мо, т.е, равенства постоянной составляющей электромагнитного момента требуемому моменту, и практически не реагирует на его переменные составляющие. Синхронные детекторы

17 вырабатывают сигналы, средние значения которых пропорциональны частным производным и выделяются фильтрами 18 низкой частоты.

По окончании переходных процессов на выходах перемножителей 19 получаются сигналы, соответствующие решению задачи

i> +.„+ im «mIn; (1)

M(a, I1, ..., Im) =Mp, (2)

На втором этапе управляющее устройство 9 вырабатывает на втором выходе импульс

С, поступающий на синхронизирующий вход запоминающего устройства 12 и разрешающий запись по адресу А, определяемому счетчиком 11 значений!1, ..., 4 оптимальных токов фаз обмотки 2 якоря, преобразованных аналого-цифровыми преобразователями 21 в цифровую форму, а также значений а и М,.

На третьем этапе управляющее устройство 9 вырабатывает импульс на третьем выходе, который увеличивает адрес на выходе счетчика 11 на единицу, а также перестраивает задатчик 10 момента на новое значение требуемого момента

Мо.

При каждом значении требуемого момента Мо осуществляется поиск оптимальных значений i>, ..., 1 и их запись в запоминающее устройство 12. После перебора всех требуемых значений М ротор-индуктор 3 устанавливается в новое угловое положение с помощью задатчика 7 угла, и начинает перебор значений Мо при новом значении а, Решение задачи (1) и (2) методом множителя Лагранжа приводит к функции Лагранжа и условиям ее стационарности

55, V=i<2+ ... + Im2 -2Л(М(а,4,... Im } — Мо); . дЧ дМ дiq

=2 ig — 2А =0; д l1

" =2 .-2 М =0; д im д Im откуда получаем. Л Л дМ Io o=R BM.д!1 "" д Im

Оптимальные токи, согласно равенствам (3), вычисляются с помощью датчика 3 момента, генераторов 15 опорных напряжений, синхронных детекторов 17, фильтров

13, перемножителей 19 и сумматоров 20.

Равенство (2) обеспечивается путем выработки сигнала А интегратором 14, Сигнал Л M = М вЂ” Mp используется одновременно для получения требуемого электромагнитного момента, т.е. для выполнения равенства (2), и для вычисления частных дМ

° о производных .. и токов 4 согласно ра0 ik равенствам(3). Сигналы с выходов синхронных детекторов поступают не на интеграторы, как в экстремальных регуляторах, а на фильт- " ры низкой частоты, что связано с видом целевой функции и с наличием ограничения типа равенства.

Задатчик 7 угла может быть выполнен в виде самотормозящейся червячной передачи, связывающий ротор-индуктор 3 и датчик

8 момента. Управляющее устройство 9 может быть выполнено в виде генератора импульсов, счетчиков импульсов и дешифратора, Задатчик 10 момента может быть составлен из счетчика импульсов и цифроаналогового преобразователя. В качестве фильтра 18 низкой частоты может быть применен одинарный или двойной RCфильтр. Перемножители, сумматоры, ключи, синхронные детекторы, интеграторы выпускаются серийно в виде интегральных схем.

Формула изобретения

Моментный вентильный электродвигатель с устройством для его настройки, содержащий ротор-индуктор, якорь с многофазной обмоткой, каждая фаза которой соединена с выходом управляемого источника тока, по крайней мере один канал настройки, выполненный в виде генератора импульсов опорного напряжения. выход которого через управляемый ключ связан с входом синхронного детектора, второй вход которого соединен с выходом первого сум1661S26

Составитель А. Санталов

Редактор Н. Лазаренко Техред М.Моргентал Корректор Н, Король

Заказ 2133 Тираж 330 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по йзобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 матора, служащего дляизмерения рассогласования между заданным и измеренным вращающими моментами, выход синхронного детектора связан с входом преобразователя сигнала, второй сумматор, один из входов которого соединен с выходом генератора опорного напряжения, перемножитель, первый вход которого связан с выходом синхронного детектора, а второй через интегратор — с выходом первого сумматора, выход перемножителя связан с управляющим входом соответствующего источника тока, управляющие входы ключа связаны с первым выходом управляющего устройства, выполненного с возможностью поочередного формирования управляющих импульсов на своих трех выходах, задатчики и датчики угла и момента и запоминающее устройство, синхронизирующий вход которого связан с вторым выходом управляющего устройства, адресный вход подключен к

f выходу счетчика импульсов, управляющие входы счетчика и эадатчика момента подключены к третьему выходу управляющего устройства, информационные входы эапо5 минающего устройства связаны с выходами задатчика момента и датчика угла и через аналого-цифровые преобразователи с выходом каждого множительного устройства, входы первого сумматора связаны с выхода10 ми соответственно датчика и задатчика момента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени настройки, в каждом канале настройки преобразователь сигнала выполнен в виде

15 фильтра низкой частоты, его выход соединен с первым входом перемножителя, выход перемножителя соединен с первым входом второго сумматора, выход сумматора- с управляющим входом источника тока, 20 а число каналов настройки равно числу фаз обмотки якоря электродвигателя.