Моментный вентильный электродвигатель

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 К 29/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4755864/07 (22) 01.11.89 (46) 23.06,92. Бюл, N 23 (71) Казанский авиационный институт им.

А,H.Туполева (72) А.Ю.Афанасьев (53) 62-83:621,313.392 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 186019, кл. Н 02 К 29/02, 1963.

Столов Л,И. и др. Авиационные моментные двигатели. — М.: Машиностроение, 1979, с. 58-60, (54) MOMEHTHbLÉ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТР ОД В И ГАТЕЛ Ь (57) Использование: в прецизионных электромеханических системах. Сущность изо.. ЙЛ 1742950 А1 бретения: моментный вентильный злектродвигатель содержит синхронную машину 1 с фазами якорной обмотки 2, 3 и ротором— индуктором 4, усилители 5, 6 мощности, датчики 7, 8 тока, тахогенератор 9, модулятор

10, синусно-косинусный вращающийся трансформатор 11 с обмоткой 12 возбуждения и обмотками 13 и 14, фазочувствительные выпрямители 15 и 16, задатчик 29 момента, форсирующий корректирующий блок 30 и два фильтра низких частот, каждый из которых содержит трехвходовые сумматоры 17, 19 (1 8, 20), интеграторы 21, 23 (22, 24) и блоки умножения 25, 27(26, 28), что позволяет повысить точность регулирования электромагнитного момента. 1 ил.

1742950

Изобретение относится к электротехнике, а именно к бесконтактным исполнительным моментным электродвигателям с неограниченным углом поворота ротора, и может найти применение в прецизионных электромеханических системах.

Целью изобретения является повышение точности регулирования момента, На чертеже представлена функциональная схема электродвигателя.

Моментынй вентильный электродвигатель содержит синхронную электрическую машину 1 с синусной 2 и косинусной 3 фазами якорной обмотки и ротором-индуктором

4, Фазы 2 и 3 подключены к выходам усилителей 5 и 6 мощности через входы датчиков

7 и 8 тока, выходы которых подключены к вторым инвертирующим входам усилителей

5 и 6 мощности, Электррдвигатель имеет тахогенератор 9, модулятор 10, синусно-косинусный вращающийся трансформатор 11, Его ротор механически связан с ротором тахогенератора 9 и с ротором-индуктором 4, обмотка 12 возбуждения подключена к выходу модулятора 10, а синусная 13 и косинусная 14 обмотки подключены к входам фазочувствительных выпрямителей 15 и 16, на выходе каждого из которых установлен фильтр низкой частоты, Фильтры содержат трехвходовые сумматоры 17-20, интеграторы 21-24 и блоки 25-28 умножения, Электродвигатель имеет задатчик 29 момента, выход которого подключен к входу форсирующего корректирующего блока 30, выходом подключенного к входу модулятора 10.

Выходы фазочувствительных выпрямителей 15 и 16 подключены к первым входам сумматоров 17 и 18, выходы которых подключены к входам интеграторов 21 и 22. Их выходы подключены к вторым, инвертирующим входам сумматоров 17 и 18, к первым входам сумматоров 19 и 20 и блоков 25 и 26 умножения, выходы которых подключены к третьему неинвертирующему входу сумматора 18 и третьему инвертирующему входу сумматора 17 соответственно, Выходы сумматоров 19 и 20 подключены к входам интеграторов 23 и 24, выходы которых подключены к вторым инвертирующим входам сумматоров 19 и 20, к первым входам усилителей 5 и 6 мощности и к первым входам блоков 27 и 28 умножения, выходы которых подключены к третьему неинвертирующему входу сумматора 20 и к третьему инвертирующему входу сумматора 19 соответственно.

Вторые входы блоков 25-28 умножения подключены к выходудатчика 9 частоты вращения, Электродвигатель работает следующим образом.

Задатчик 29 момента вырабатывает сигнал Мо(т), пропорциональный требуемому

5 моменту, который поступает на форсирующий корректирующий блок 30, имеющий передаточную функцию,р 71 P + 1 Tf P + 1 и Р) —, Т1 P + 1 Tf P + 1

T1 T2 «T1 Т2

На выходе корректирующего блока 30 формируется сигнал Мо (t), поступающий на вход модулятора 10. На его выходе вырабатывается амплитудно-модулированный сигнал с Мо sinQt, поступающий на обмотку 12 возбуждения СКВТ 11, где с — коэффициент;

Й- несущая угловая частота, На синусной 13 и косинусной 14 обмотках СКВТ формируются напряжения

-Umsin и sin Q t, Umcos гс sinQt, S где Um — амплитуда, пропорциональная Мо а — угол поворота ротора-индуктора 4, 30

Эти сигналы поступают на входы фазочувствительных выпрямителей 15 и 16. На их выходах вырабатываются сигналы,!

35 д = -Umsin Q (sinQt < В = Umcos Q(sin }т(, (1) 45 1д/ р — 1 2

T> P + 1 72 P + 1

i у . ю сигналы iA, iB образуют вектор1 = (iA, is).

Выходные сигналы iA,,!в интеграторов 21

50 и 22 образуют вектрр t = (IA, IB ), а выходНЫЕ СИГНаЛЫ IA, що ИНтЕГратарОВ 23 И 24— о = (iAO iBî)

Элементы 17-28 образуют фильтры, которые сглаживают сигналы (1), Сигналы д, iB определяются равенствами д =-Fy(Mo(t))sin а, ie = Рф{М (t)}coscs, поступающие на входы сумматоров 17 и 18.

Интеграторы 21-24, охваченные отрица40 тельными обратными связями с помощью сумматоров 17-20, выполняют функции инерционных звеньев, включенных каскадно, с передаточными функциями

1742950 получаем равенства:

W1,(p) О/ф(р) k = const.

20

25 о 10

= Ч1(1(1 4), (1) 40

Т1 +I(l =4 (9)

С1 10

1 ° II б, 1/1(1ц ц) (2) Т2 = 1Д = III, (10) о4

45 — = (/2(IJ 13) (3) с1 !Я

С1 II

Т1 + IQ — 1Я а (11)

С1 с =.2((, „)(4) 50

Tz + Igö = ig, (12) где Рф- дифференциальный оператор, соответствующий передаточной функции (2) и не зависящий от частоты вращения в.

Сигналы i, ieопоступают на входы усилителей 5 и 6 мощности, которые с помощью датчиков 7 и 8 тока питают фазы 2 и

3 обмотки якоря токами iA = IA, iB =1в . При этом синхронная электрическая машина развивает требуемый момент Мо.

Передаточная функция корректирующего устройства Wk(p) выбирается из условия

Например, Wy(p) может определяться формулой

I (Т,(о Ц <т,р8

1 Т, P+1) (Т,"P+1)

II И где T1 «Tl Тг «Тг;

I II I II

Т1 = Т1+ Т1, Тг = Тг + Т2

Работа фильтров объясняется следую.f щими соотношениями. Обозначим через1д, .I щ сигналы на входах сумматоров 17 и 18, через iA IB — на входах сумматоров 19 и

20, через iAO, що — на выходах интеграторов

23 и 24, а через ld Iq, id Iq id iq соответствующие токи продольной и поперечной фаз обобщенной машины. Будем полагать, что сглаживающие фильтры, включенные на выходах фазочувствительных выпрямителей 15 и 16, должны иметь операторы, которым соответствуют дифференциальные уравнения где V1, Vz — некоторые линейные функции.

Учитывая уравнения связи.II .Л .л

lA = Id сова — Iq sinQ

1в = 4 sin а+ iq сов а;

1д = ld cos а — lq sin а, Ie idosin а+ iq cosа, Й „ J j 31, °,, 5 d4 Й сЮ. — - "— собК 91пМ-Я (1 51пМ+

+t sol)=v,(iI,i Icossc-ч,.(а,i+)5inKQ(< sinalti(ig>i/(1 cQI » ь)

d1g 31g, Ji ° II

51 лс + . 0050(+ Я(1,1 с0506б1

-1 с 51 и 0() =Ч1(11,11) 5!по/ 1Ч, (I q 1 )с05Ф+

+Q(ig со5Ы-1 5 1их.)= у1 (1 в>1в ) Я 1/I, (6) .

d4 dÊ . ф

+1 co50L)-"Н (1 1 )соМ Vg(1,1))slriaC

-я(5 и м11 со5Ы) 7 (1 „",1, 1) - Ю1 в,(7)

0 В 1 ° — = — 51nЫ Ф сова 1 Я (i сО5ф и dt с%

-1 sin(i()=g<(g)i )sin0(V2(1g 11 q )со5к +

Q(<)c05g,-i sink)Qg(i i )1Я1/1. (8).

Из равенств (1)-(8) следует, что сигналы

Iд, 1 в и iA iB должны преобразовываться теми же фильтРами, что и сигналы ц, lq и 4

II г

iq, но с с)обавлением в правые части сла35 гаемыхв1в,в 1д и ш18, а1д соответственно.

),. .,.о..о

Если сигналы id, iq, Id iq, ц, 1ч должны удовлетворять уравнениям

I II, . о о то сигналы IÀ IB: 1д, 1в; 1до, 1в удовлетворяют уравнениям

II

= — (1А IA) М 1В, (13)

d IA 1 .I .и .и

dt 11

1742950 установлен фильтр низкой частоты, усилители тока, входы каждого из которых соединены с выходом соответствующего фильтра низкой частоты, а выходы — с одной из ука5 занных якорных обмоток синхронной электрической машины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования момента, введены датчик частоты вращения, установленный на валу ротора10 индуктора, форсирующий корректирующий блок с входом для задания момента и выходом, подключеннь:м к входу модулятора, четыре блока умножения, а каждый фильтр низкой частоты выполнен в виде двух после15 довательно соединенных цепей, каждая из которых составлена из последовательно соединенных трехвходового сумматора и интегратора, в каждом фильтре выход образован выходом интегратора второй це20 пи, а вход — входом сумматора первой цепи, выходы интеграторов первого фильтра подключены к первым входам первого и третьего боков умно>кения и вторым инвертирующим входам сумматоров этого

25 фильтра, выходы интеграторов второго фильтра — к первым входам второго и четвертого блоков умно>кения и вторым инвертирующим входам сумматоров этого фильтра, третьи инвертирующие входы сум30 маторов первого фильтра подключены к выходам второго и четвертого блоков умножения, а третьи неинвертирующие входы сумматоров второго фильтра — к выходам первого и третьего блоков умно>кения, вто35 рые входы блоков умножения подключены к выходу датчика частоты вращения. с3 т сг

= — (!дл — !д) — со 3, (14) которые реализуются сумматорами 17-20, интеграторами 21-24, и перемножителями

25-28.

Таким образом, благодаря введению датчика частоты вращения, форсирующего корректирующего блока и четырех блоков умножения, а также выполнению фильтров низкой частоты в виде интеграторов и введению перекрестной связи между ними получен, моментный вентильный электродвигатель с высокими динамическими характеристиками и с высокой точностью регулирования электромагнитного момента.

Формула изобретения

Моментный вентильный электродвигатель, содержащий синхронную электрическую машину с синусной и косинусной фазами якорной обмотки и ротором-индуктором, на валу которого установлен синусно-косинусный вращающийся трансформатор, обмотка возбуждения которого подключена к выходу модулятора, а синусная и косинусная обмотки подключены к входам фазочувствительных выпрямителей, на выходе каждого из которых

50

Составитель А.Афанасьев

Техред М.Моргентал Корректор М.Шароши

Редактор О,Хрипта

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2292 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета Ro изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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