Вентильный электропривод Советский патент 1985 года по МПК H02P6/06 

00 СП

СП to

со

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в радиотехнике и нриборостроении для управления следящим электроприводом.

Цель изобретения - увеличение быстродействия.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема вентильного электропривода; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу электропривода.

Вентильный электропривод содержит синхронный электродвигатель 1 с обмотками управления 2, на валу которого установлены датчик 3 положения ротора синхронного электродвигателя и датчик 4 частоты вращения ротора электродвигателя. Обмотки управления 2 синхронного электродвигателя подключены к выходу ком.мутатора 5, выполненного на транзисторных усилителях 6-9, Si ходы которых объединены и образуют вход коммутатора, подключенного к выходу первого блока сравнения 10, выполненного на операционном усилителе 11. Первый вход блока сравнения 10 соединен с входом эта;1онной модели 12 задатчика частоты вращения, выход которой подключен к первому входу второго блока сравнения 13, выполненного также на операционном усилителе 14. Второй вход блока сравнения 13 подключен к выходу датчика частоты 4, а выход - к второму входу первого блока сравнения 10. В электропривод введен усилитель 15 с регулируемым коэффициентом усиления, выполненный на операционных усилителях 16, прямые входы которых образуют информационный вход усилителя 15, подключенНЕ 1Й к чувствительным элементам 17 датчика 3 положения. К инверсным входам операционных усилителей через резистор 18 подключен полностью управляемые ключи, выполненные в виде полевого транзистора 19. Затворы полевыхтранзисторов 19 объединены и образуют управляющий вход усилителя 15, подключенный к выходу второго блока сравнения 13. Выход усилителя 15 подключен к управляющему входу коммутатора 5.

Электропривод работает следующи.м образом.

В исходном состоянии транзистор 20 усилителя б закрыт напряжением смещения Ьси . Напряжение Upc недостаточно, чтобы открыть транзистор 20. Соответственно закрыт и транзистор 21, первая обмотка управления электродвигателя к источнику питания Опит не подключена. Этот момент соответствует положению а 0 и I| О (фиг. 2).

При повороте ротора электродвигателя (постоянного магнита) на угол «4 на одном из чувствительных элементов (датчика Холла) датчика положения ротора появится напряжение Ыолр , которое поступает на вход усилителя 15.

Рассмотрим случай, когда ди О и соответственно коэффициент передачи усилителя 15 Ку 1 и AUi -

Сигнал, пропорциональный напряжению Uyi, подается на второй вход усилителя 6 коммутатора 5, открывая транзистор 22 и закрывая транзистор 23. При этом напряжение с коллектора транзистора 23 компенсирует UtM. Под действием UBC транзистор 20 открывается. Соответственно открывается и транзистор 21. По первой обмотке управления, подключенной к усилителю 6, протекает ток Ii (фиг. 2).

При дальнейщем повороте ротора до угла «5 в указанной обмотке управления протекает ток Ii, величина которого определяется

напряжением U&x. При а Жб напряжение на чувствительном элементе датчика положения уменьщается, соответственно закрывается транзистор 22, открывается транзистор 23. Под действием Шм транзисторы 20

Q и 21 закрываются, и ток I| становится равным нулю.

Таким образом, ток в первой обмотке управления протекает в течение времени даз (фиг. 2), когда напряжение Uyj превыщает пороговое напряжение транзистора 22.

Обмотки управления работают с перекрытием. В момент as напряжение U превысит пороговое напряжение UH транзисторов в усилителе 7 коммутатора 5, что обеспечит протекание тока Ь по второй обмотке управления синхронного электродвигателя.

Аналогично в соответствующие моменты времени по мере поворота ротора будут включены третья и четвертая обмотки управления электродвигателя.

Рассмотрим работу устройства при .

Под действием напряжения U|j( электродвигатель вращается со скоростью Ucs. Эта скорость измеряется датчиком 4, напряжение с выхода которого Up подается на вход блока сравнения 13. Сюда же поступает

сигнал, пропорциональный напряжению УЛ с выхода эталонной модели 12, выполненной также на операционном усилителе. Коэффициент передачи модели Кя , постоянная времени Т,, ReCi.

Если скорость ротора электродвигателя соответствует требуемой, т. е. UK Up, то

AU 0.

Если Up ; UM, то AU 0. На второй вход блока сравнения 10 поступает сигнал

AU, увеличивая напряжение Use и соответственно ток I электродвигателя.

Напряжение AU подается также на второй вход усилителя 15. Транзистор 19 открывается, коэффициент передачи усилителя 15 увеличивается, возрастает Uyi. В этом случае (фиг. 2) напряжение Uy превыщает пороговое напряжение Un транзистора 22 коммутатора 5 от угла аз до угла «g. Следовательно, первая обмотка управления

электродвигателя будет под током большее время (Аа4).

Аналогично под действием напряжения ли увеличиваются коэффициенты передачи и других трех усилителей, входящих в состав усилителя 15, что обеспечит подключение второй, третьей и четвертой обмоток управления электродвигателя к источнику питания на большее время.

Под действием большего момента двигатель быстрее достигнет требуемого значения скорости, задаваемого эталонной моделью 12.

Таким образом, введение усилителя 15 с регулируемым коэффициентом усиления не изменит порядка перекоммутации управляемых обмоток, изменяется только время, в течение которого они находятся под током. Это обеспечивает повышение быстродействия электродвигателя при необходимости коррекции скорости.

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий синхронный электродвигатель, датчик положения ротора, датчик частоты вращения ротора синхронного электродвигателя, установленные на его валу, коммутатор, выход которого подключен к обмоткам управления синхронного электродвигателя, два блока сравнения и эталонную модель задатчика частоты вращения, вход которой соединен с первым входом первого блока сравнения, а выход - с первым входом второго блока сравнения, вторым входом подключенного к выходу датчика частоты вращения ротора синхронного электродвигателя, а выход второго блока сравнения подключен к второму входу первого блока сравнения, выходом соединенного с входом коммутатора, отличающийся тем, что, с целью повыщения быстродействия, в него введен усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, управляющий вход которого соединен с выходом датчика положения ротора синхронного электродвигателя, информационный вход - с выходом второго блока сравнения, а выход указанного усилителя подключен к управляющему входу комму- СЛ татора.