Синхронизированный вентильный электродвигатель Советский патент 1986 года по МПК H02P6/20 

125

Величина перерегулирования зависит от времени между дост1гжением двигателем синхронной частоты вращения и ноявлением сигнала на выходе импульсного дискриминатора, а также скоростью изменения фазового рассогласования частот. В данном устройстИзобретение относится к электротехнике, и в частности к синхронизированному электроприводу на основе вентильных электродвигателей.

Целью изобретения является улучшение качества переходного процесса путем осуществления пуска и синхронизации на различных частотах за счет изменения частоты опорного сигнала при переходе в режим фазовой автоподстройки.

На чертеже представлена функциональная схема синхронизированного вентильного электродвигателя.

Синхронизированный вентильный электродвигатель содержит (фнг.1) синхронную машину 1, якорная обмотка которой подкшочена к выходу полупроводникового инвертора 2, управляющие входы которого связаны с выходами датчика 3 положения ротора, а корректирующий вход 4 соединен с выходом корректир тощего устройства 55 вход которого соедд гнен с основиъи выходом импульсного частотно-фазового, дискриминатора 6, снабженного дау мя информационными выходами 7 и 8, два управляющих входа 9 и 10 которого соединены с выходами двухканаль- ного распределительного блока 11, управляющие входы которого соответственно и попарно подключены к выходам триггера 2 управления,, причем к информационным входам 13 и 14 перзого канала двухканального распределительного блока II подключены выходы частотног о детектора 15, вход которого соединен с выходом датчика 3 пложения ротора, а к информационным входам 16 и 7 другого канала подключены задающий генератор 8 и генратор 19 опорной частоты.,

279

ве введенные узлы позволяют учесть все факторы снижения перерегулирования путем осуществления ну2ка и синхронизации на различных частотах за счет изменения частоты опорного сигнала при переходе в режим фазовой автоподстройки. 1 ил.

2

Частотный детектор может состоять например, из следующих элементов: генератора, вы-ходная частота которого равна K-f , где К 1,2,..., „опорная частота и имеет скважность 2, 1К-триггера, инвертора и промежуточного усилителя. При этом счетный вход 1К-триггера соединен с выходом дат 5нл а 3 положения ротора, выполненным на основе бесконтактного сельсина , а входы I и К соединены между собой через инвертор. Вход инвертора соединен с выходом генератора. Указанное соединение обеспечивает

получение на выходе 1К-триггера последовательности импульсов со скважностью 2 и частотой, пропорциональной частоте вращения (чем выше К, тем больше коэффициент пропорциональности).

Выход 1К-триггера является одним выходок частотного детектора. Вход пр омежуточного усилителя соединен с выходом датчика 3 положения ротоpas а его выход является вторым выходом частотного детектора (в отдельных случ/аях промежуточный усилитель может быть исключен).

I

Каждый канал двухканального распределительного блока 1 представляет собой, например, логический элемент 2И-ИЛИ-НЕ. Один из входов каждого элемента И используется как информационный5 а второй - как управляющий. При этом управляюш.ие входы первого и второго каналов соединены .лопарно-параллельно и подключены к выходам триггера 12 управления. Кроме того5 синхронизр;рованный вентиль- НЫ1Ч электродвигатель содержит два форз-шрователя {дифференцирующие цепи) 20, 21 импульсов в каналах связи

.

импульсного частотно-фазового детектора с триггером управления.

Синхронизированный вентильный электродвигатель работает следующим образом.

При подаче напряжения питания на выходе задающего генератора 18 и выходе генератора 19 опорной частоты появляются соответственно сигналы (f) и (f|,T+ fon Ь где fcr - частот стабилизации, причем f, f (в 1000-10000 раз). Частотный детектор выделяет из сигнала (fg + on ) потупающего с выхода датчика 3 положения ротора, сигнал fв. Оба зтих сиг нала поступают на входы 13 и 14 первого канала двухканального распределительного блока 11.

Допустим, что ротор вентильного электродвигателя (ВД) неподвижен (ре жим пуска), а триггер 12 управления находится в произвольном положении. В этом случае на вход 9 часто тно-фа- зового дискриминатора поступает либо сигнал с частотой, равной fер + fgn либо fgp. При этом на вход 10 поступает сигнал с частотой f.. + f или fp соответственно. В любом случае частота сигнала, поступающего на вход 10, выше частоты сигнала на вхо де 9, вследствие чего устанавливается положение, когда на выходе формируется сигнал, устанавливающий триггер управления в состояние, при котором с выходов двухканального рас- пределительного блока поступают си1- налы с частотами и „

Появление сигнала логической 1 на выходе 9 обеспечивает режим пуска ВД по естественной характеристике. По мере разгона ВД пропорционально частоте вращения ротора возрастает и частота сигнала обратной связи fg™ выделяемого блоком 15 из сигнала,д + fgp , поступающего с частотного вы- хода ДПР. Переключение из режима сравнения частот в режим фазового сравнения и наоборот происходит при условии, когда между двумя соседними импульсами одной из сравниваемых частот проходят два импульса другой. Таким образом состояние логической I на выходе поддерживается до тех пор, пока частота fg. не станет равной fpT- + uf, где uf - некоторое пре- выщение частоты, обеспечивающее переключение из режима сравнения частоты в режим фазового сравнения. При

5

, 10 5

20 зо ,,

jg 55

279. 4

достижении ротором ВД частоты вращения, при которой сигнал обратной связи fg fj, + uf, импульсньй частотно- фазовый дискриминатор переключается из режима сравнения частоты в режим фазового сравнения. Одновременно на информационном выходе 7 появляется сигнал, из которого (в простейшем случае посредством дифференцирующий цепи 20 или 2) формируется импульс переключения, переводящий ТУ в противоположное состояние, обеспечивая переключение блока 11 в такое поло- жени-е, при котором на вход 10 посту- па;, т импульсы с частотами f«р + f

ер

-on

ст оп вместо fg и f. . На рабочем выходе появляется ИММ напряжения с частотой fgp + fpf, , а длительность импульсов определяется величиной фазового рассогласования частот + + f и fj, + fpj . Далее этот сигнал поступает на вход корректирующего устройства, которое определяет характер втягивания ВД в синхронизм. При сбросе и набросе нагрузки, выводящей ВД из синхронизма, устройство работает аналогично.

Таким образом, переходный процесс стабилизируемого вентильного двигателя состоит из участка разгона двигателя до уровня синхронизируемой частоты вращения, участка дальнейшего увеличения частоты вра- щения до максимального значения (перерегулирование) и участка втягивания двигателя в синхронизм. Величина перерегулирования при прочих равных условиях определяется временем между достижением двигателем синхронной частоты вращения и появ- .лением сигнала на выходе импульсного частотно-фазового «дискриминатора. Очевидно, что чем меньше это время, тем меньше величина перерегулирования. В свою очередь, указанное время определяется скоростью изменения фазового рассогласования частот.

При использовании в качестве датчика обратной связи бесконтактного сельсина, выходная частота которого определяется как f вр оп причем f gp « f , скорость изменения фазового рассогласования частоты обратной связи и эталонной оказывается существенно ниже, чем при применении традиционного датчика с частотой, пропорциональной частоте вращения. Следовательно, для получения низкого

перерегулирования следователо бы ис- пользовать традиционный датчик.

Однако в последнем случае в отличие o l- первого обеспечить малую дли- гельность втягивания двигателя в синхронизм (а зачастую и вообще устойчивую работу в синхронизированном режиме) при широком изменении диапазона стабилизируемых частот вращения бег перестройки цепей коррекции не удается, поэтому для снижения перерегулирования и времени переходного прои.есса в широком диапазоне изменения стабилизируемых частот вращения необходимо использовать преимущества того и другого сг особа, что и реализуется в данном устройстве.

Формула изобретения

Синхронизированный вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину, якорная обмотка которой подключена к В)1ходу полупроводникового инвертора, управляющие входы которого связаны с выходами датчика положения ротора, а корректирующий вход соединен с. кыходом корректирующего устройства, вход которого соединен с основным выходом импульсного частотно-фазового дискриминатора, снабженного двумя информационными выходами.

Редактор М,Бандура

Составитель М.Сон

Техред Г.Гербер Корректор М.Шароши

Заказ 4424/56 Тираж 631 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятш;,г.Ужгород,ул.Проектная,4

два управляющих входа которого связаны с выходом датчика ттоложения ротора и выходом генератора опорной

частоты, о т л и ч а ю щ и и с я тем что, с целью улучшения качества переходного процесса путем осуществления гсуска и синхронизации на разных частотах за счет изменения частоты сигнала сравнения при переходе в режим фазовой автоподстройки, в него дополнительно введены задающий генератор, частотный детектор, двухканаль- ньй распределительный блок и триггер

управления, при этом раздельные входы триггера управления связаны с информационными выходами импульсного частотно-фазового дискриминатора,два управляюш 1х входа которого соединены

с выходами двухканального распределительного блока, управляющие входы которого соответственно и попарно подключены к выходам триггера управления, причем к информационным входам г-рвого канала двухканального распределительного блока подключены выходы частотного детектора, вход которого соединен с выходом датчика положения ротора, а к информационным

входам другого канала подключены задающий генератор и генератор опорной частоты.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к вентильному электроприводу. Цепь изобретения - улучшение качества переходного процесса. Устройство содержит синхронную машину 1 с якорной обмоткой, под- ключенной к инвертору 2, датчик 3 положения роторй, корректирующий вход 4 которого соединен с корректирующим устройством 5, частотно-фазовый дискриминатор 6. В устройство введен двухканальный распределительный блок 1 1 ,триггер 12,задающий генератор 18 и генератор 19 опорной частоты. Переходный процесс устройства состоит из участка разгона двигателя, участка дальнейшего увеличения частоты вращения до макс, значения и участка втягивания двигателя в синхронизм. СЛ