Устройство для калибровки вентильного электродвигателя Советский патент 1987 года по МПК H02P6/10 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводам с вентильным электродвигателем, и может быть использовано при построении систем управления с повьппенны ми требованиями к постоянству вращающего момента исполнительного двигателя .

Цель изобретения - повышение точности калибровки за счет уменьшения пульсаций вращающего момента вентильного электродвигателя в широком диапазоне режимов его работы.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для калибровки вентильного электродвигателя.

На выходном валу синхронной машины 1 установлены датчик 2 угол-код и датчик 3 момента. Выход датчика 2 угол-код соединен с цифровыми вхо- дами блока 4 формирования фазных токов венти.пьного двигателя. Первый и второй входы блока 4 формирования фазных токов соединены соответственн с первьпу входом первого 5 и перньм входом второго б регуляторов тока в фазах синхронной машины 1. Ток первой 7 и второй 8 фазных обмоток синхронной машины 1 измеряются соответственно первым 9 и вторым 10 датчиками тока, выходы которых подключены к вторым входам соответственно первого регулятора 5 тока и второго регулятора 6 тока. В общем случае число выходов блока 4 формирования фазных токов и число регуляторов тока и датчиков тока соответствует числу фазных обмоток синхронной машины 1 .

Кроме того, устройство.содержит умножающий цифроаналоговьй преобразователь 11, аналого-цифровой преобразователь 12, блок 13 задания угла поворота, программатор 14, схему 15 сравнения, ут равляемьш генератор 16 импульсов, реверсивный счетчик: .17, а программатор 14 содержит постоянное запоминающее устройство 18.

Выход блока 19 управления соединен с аналоговым входом умнолчающего цифроаналогового преобразователя 1, выход которого подключен к аналоговому управляющему входу блока 4 формирования фазных токов и на вход аналого-цифрового преобразователя 12. Выход блока 13 задания угла соединен с первыми т-адресньп ш входами

программатора 14, на другие п-адрес- ные входы которого подается- выходной сигнал аналого-цифрового преобразова теля 12, и с первым входом схемы 15 сравнения, второй вход которой подключен к выходу датчика 2 угол-код. Первый вькод схемы 15 сравнения соединен с входом управляемого генерато- ра 16 импульсов, а второй выход схемы 15 сравнения подключен к утграв- ляющему входу программатора 14. Первый и второй входы управляемого генератора 16 импульсов соединены соответственно с суммирующш и вычитающим входами реверсивного счетчика 17,, цифровой выход которого соединен с цифровым входом умножающего цифро- аналогового преобразователя 11 и ин- формационными входами программато- ра 14.

В программаторе 14 находится пос- тоянноезапоминающее устройство 18, первые m адресных входов которого подключены к первым т, а другие п адресных входов - к другим п адресным входам программатора 14. Инфор мационные входы программатора 4 соединены с информационными выходами постоянного запоминаюш.его устройства 18 так 5 чтобы осуществлять его программирование.

Устройство для калибровки пред- . ставляет собой цифровую следящую

систему, в которой выходной вал вен- тильного двигателя отслеживает заданный угол поворота о поступающий с блока 13 задания угла, при постоянном входном управляющем сигнале Ugx

и постоянном моменте нагрузки М,, не зависящем от угла поворота вала. Так как Мц - const, то очевидно, что и вентильный двигатель в процессе слежения за заданным углом о должед

развивать постоянный вращающий момент.

Калибровка вентильного двигателя заключается в определении корректирующей функции Fjj (Ы) , где - двоичньй эквивалент угла поворота вала bi , получаемый на выходе реверсивного с счетчика 17 и учитывающий неидеаль- ности реальной электрической машины и ее схемы управления, при умножеНИИ на которую входного управляющего сигнала вент1-шьного двигателя Ug происходит компенсация пульсаций вращающего момента на всем углу поворота вала при Ug . Функция

F-(S) с помощью программатора 14 письшается в постоянное запоминающее устройство 18.

Устройство для калибровки вентилного электродвигателя работает следующим образом,

С помощью датчика 3 момента на валу синхронной машины 1 создается момент нагрузки Мц, соответствующий среднему моменту, развиваемому вентильным двигателем при поступлении на его управляющий вход (аналоговый вход умножающего цифроанало- гового преобразователя 11) входного управляющего сигнала Ug,который поступает также на вход аналого-цифрового преобразователя 12. В качестве датчика момента может использоваться, например, шкив с грузом.

С выхода аналого-цифрового преобразователя 12, рсуществляющего пре- образование U. в двоичный код U, сигнал поступает на п адресных входов программатора 14, в котором подключается к п адресным входам постоянного запоминающего устройства 18.

Блок 13 задания угла задает положение выходного вала вентильного двигателя oi . Сигнал в двоичном коде йд поступает на m адресных вхог- дов программатора 14, где подключается к m адресньм входам постоянного запоминающего устройства 18, а также на первый вход схемы 15 сравне1зания, которая производит сравнение за-35 цифроаналогового преобразователя П

данного угла поворота вала вентильного двигателя Йд и его действительного значения Ы-, поступающего на второй вход схемы 15 сравнения с выхода датчика 2 угол-код.

40

Операции преобразования и умножения схеме управления блока 4 формирования фазных токов могут осуществляться, например, с помощью постоянного запоминающего устройства и управляющего цифроаналогового преобразователя.

Сигнал рассогласования, соответствующий разности заданного 5 и действительного S. положения выходного вала вентгшъного двигателя, с первого выхода схемы 15 сравнения поступает на вход управляемого

о

генератора 16 импульсов, первый и второй выходы которого подключены соответственно к суммирующему и вы- читающаму входам реверсивного счетчика 17. Управляемый генератор 6 импульсов вырабатьшает импульсньй сигнал с частотой, зависящей от величины сигнала рассогласования, и в зависимости от его знака направляет их на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 17,

358060/0

f5

20

25

30

При поступлении 1-1Мпз льсов с выхода управляемого генератора 16 импульсов на суммирующий и-пи вычитающий входы реверсивного счетчика 17 меняется код на его цифрово выходе. За счет изменения кода на выходе реверсивного счетчика 17, поступающего на .цифровой вход т 1ножаю- щего цифроаналогового преобразователя 1 1 , производящего умножение постоянного управляющего входного сигнала вентильного двигателя U на величину, пропорциональную значению двоичного кода на его цифровом входе., происходит измеь;ение его выходного сигнала.

Сигнал с выхода реверсивкого счетчика 17 поступает .также на инфор- мационнь е входы программатора 14, где определяет значение кода, записываемого а постоянное запоминающее устройство 18 по адресу, определяемому информацией, поступающей на т- и п-адресные входы.

Сигнал с выхода умножающего цифро- аналогового преобразователя 11 поступает на управляющий вход блока 4 формирования фазных токов, которьш производит преобразование двоичного кода, иост пающего с вьп-сода датчика 2 угол-код, в двухфазную систему гармонических сигналов и умножение их на сигнал, поступающий на аналоговый вход с выхода умнол ающего

0

5

0

5

Операции преобразования и умножения в схеме управления блока 4 формирования фазных токов могут осуществляться, например, с помощью постоянного запоминающего устройства и управляющего цифроаналогового преобразователя.

Сигналы с первого л второго выходов блока 4 формирования токов подаются соответственно на первые входы первого 5 и второго 6 регуляторов тока, которые обеспечивают изменение токов в первой 7 и второй 8 фазных обмотках синхронной машины I. Сигналы обратной связи по току снимаются с первого 9 и второго 10 датчиков тока и подаются на вторые входы соответственно регуляторов 5 и 6 тока. Изменение токов в фазных обмотках синхронной машины 1 приводит к изменению угла поворота вала вентильного двигателя , что в свою очередь приводит к изменению выходного коц.а

датчика угол-код и уменьшению сигнала рассогласования на выходе схемы 15 сравнения.

После установки вала вентильного двигателя в заданное положение, т.е. после того, как угол поворота валао стал равен заданному значению 5ц , на втором выходе схемы 15 сравнения вы- рабатьгоается сигнал равенства углов, которьш поступает на управляющий вход программатора 14. По этому сигналу программатор:14 осуществляет программирование постоянного запоминающего устройства 48 кодом Fj; (iji), установившемся на выходе реверсивного счетчика 17, по адресу, определяемому заданным углом поворота Ы. (первые m адресных входов и двоичным эквивалентом U входного управляющего сигнала вентильного двигателя ииу(другие п адресных входов).

Таким образом, в устройстве для калибровки вентильного электродвигателя ггроисходит отработка заданного угла йр поворота выходного вала при постоянном входном управляющем сигнале двигателя Ug и постоянном моменте нагрузки Нц const, не зависящем от угла поворота вала. Установка вала двигателя в заданное положение осуществляется за счет изменения состояния выходных цифровых цепей реверсивного счетчика 17 и подбора на его выходе кодовой комбинации, при умножении на которую входного управляющего сигнала и дальнейшей его обработкой в схеме формирования токов осуществляется компенсация влияния пульсаций вращающего момента на равновесное состояние рассматриваемой системы и удержание выходного вала вентильного двигателя в заданном положении.

При изменении заданного угла поворота вала вентильного двигателя от О до 2 рад в процессе калибровки осуществляется программирование постоянного запоминающего устройства 18 массивом значений F (oZ) при заданных Ug и М

н

Так как характер и величина пульсаций вращающего момента вентильного двигателя могут изменяться при изменении величины управляющего входного сигнала U ,то калибровку i. проводят при нескольких значениях Ug и соответствующих -им моментах нагрузки Мц. Постоянное запоминающее устройство 18 при каждом новом изменении U программируется новым массивом кодовых комбинаций Fij(ci).

После окончания калибровки умножающего цифроаналогового преобразователя 11, аналого-цифрового преобра зователя 12 запрограммированное с помощью программатора 14 постоянное

запоминающее устройство 18 включается в схему управления вентильного электродвигателя.

Входной управляющий сигнал поступает на вход аналого-цифрового

преобразователя 12 и аналоговый вход умножающего цифроаналогового преобразователя I1, выход которого подключается к аналоговому входу схемы 4 формирования фазных токов. Первые

m адресных входов постоянного запоминающего устройства подключаются к выходу датчика 2 угол-код, другие п адресных входов постоянного запоминающего устройства 18 подключаются

к выходу аналого-цифрового преобразователя 12, а информационные -выходы постоянного запоминающего устройства 18 соединяются с цифровыми входами управляющего цифроаналогового преобразователя 11.

Компенсация пульсаций вращак}щего момента вентильного двигателя осуществляется практически в тИобом режиме его работы, который определяется величиной и характером изменения входного управляющего сигнала Ug . Выбор значения корректирующей функ- ции из постоянного запоминающего устройства 18 определяется величиной и х и углом поворота вала вентильного двигателя ос, а компенсация пульсаций осуществляется в контуре регулирования фазных токовл

Таким образом, в процессе калибровки с помощью предлагаемого устройства с требуемой точностью можно осуществить компенсацию пульсаций вращающего момента вентильного двигателя во всем диапазоне изменения

входных сигналов. Точность компенсации задается числом разрядов датчика 2 угол-код, аналого-цифрового преобразователя I2 и числом адресных

входов постоянного запоминающего устройства 18, определяющих дискретность компенсации пульсаций момента по углу поворота вала 5 и величине входного управляющего сигнала Ug ,

а также числом выходных разрядов реверсивного счетчика 17, числом цифровых входов умножающего цифроанало- гового преобразователя 11 и числом информационных шин постоянного запоминающего устройства 18, определяющих точность -калибровки вентильного двигателя.

Фор мула изобретения

Устройство для калибровки вентильного электродвигателя, вьтолненного

на базе синхронной машины с датчиком угол-код и датчиком момента на валу, содержащее блок формирования фазных токов, выходы которого через регуляторы фазных токов предназначены для подключения к фазным обмоткам синхронной машины, датчики токов синхронной машины, выходами подключенные к вторым входам регуляторов фазньгк токов, блок задания угла поворота, выход которого соединен с первым входом скемы сравнения, блок управления, отличающееся тем, что, с целью повьшениялточности калибровки за счет уменьшения пульсаций вращающего момента, ввеСоставитель В.Тарасов Редактор Н.Т- ттица Техред l.ДидьikКорректЬр В«Бутяга

Заказ 6006/55Тираж 659 Подписное

ВНИШИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Щзоектная, 4

58060

дены управляемый генератор импульсов, реверсивный счетчик, умножающий циф- роаналоговый преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, программатор, при этом вход управляемого генератора импульсов соединен с первым выходом схемы сравнения, а два его выхода соединены с суммирую Q щим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выход которого подключен к цифровому входу зт 1ножающего цифроаналогового преобразователя, аналоговый вход которого соединен

15 с бло Лом управления и входом анало- го-{1ифрового преобразователя, управляющий вход программатора соединен с вторым выходом схемы сравнения, первые m адресных входов програм20 матора соединены с выходом задатчика угла поворота, другие п адресных входов программатора соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, а информационные входы программатора соединены с выходом реверсивного

25

счетчика, выход умножающего цифро- аналогового преобразователя соединен с входом блока формирования фазных токов.

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение точности и производитель-. ноити процесса калибровки. Вентиль- ньш электропривод содержит синхронную машину (см) с фазными обмотками 7,8, подключенными через регуляторы токов 5,6 к выходам схемы 4 формирования фазных токов. На валу СМ 1 установлены датчик 2 угол-код и датчик 3 момента. Выход датчика 2 подключен к одному входу схемы (С) 5 сравнеiii,Fij(a)sLns (&,да у IZ ния и цифровому входу схемы 4. Аналоговый вход схемы 4 подключен к выходу у1-1ножающего цифроаналогового преобра: ователя (3 ЦАП) 1 1 . Аналоговые входы УДАЛ 11 и аналого-цифрового преобразователя I2 соединены с блоком 9 задания управляющего сигнала вентильного электропривода, Вы- ход блока 13 задания подклю- ген к другому входу С 5 и к первым га-адресным входам программатора (П) 14, включающего постоянно запоминающее устройство 18. Выход С 15 через управляемый генератор )6 импульсов, реверсивный счетчик 17 связан с цифровым входом УПАЛ 1 и информационным входом П 14. Вторые п-адресные входы Л 14 подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя 12. В вентильном электроприводе в режиме калибровки происходит отработка заданного угла d поворота выходного вала СМ. 1 при постоянном входном управляющем сигнггле U д и постоянном моменте нагрузки М, . не зависящем от угла поворота вала. 1 ил. ю О5 О1 оо о с