Вентильный электропривод Советский патент 1988 года по МПК H02P6/06 H02K29/14 

J

(Л

оо со о сь ел

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам регу- лирования частоты вращения вентильных электродвигателей, и может быть использовано для управления частотой вращения объектов различного назначения .

Цель изобретения - повьппение качества регулирования вентильного электропривода путем увеличения его быстродействия и улучшения массога- баритных показателей.,

На чертеже изобрежена функциональ0

трансформатора 21 и 22. Второй вход 23 первого блока 17 умножения, первый вход которого связан с синусным выходом 24 датчика 3 положения ротора 2, подключен через последовательно соединенные первый однофазный трансформатор 21 и первый стабилизатор 19 к косинусному выходу 25 датчика 3 положения ротора 2. Второй вход 26 блока 18 умножения, первый вход которого связан с косинусным выходом 25 датчика 3 положения ротора 2, подключен через последовательно соеди

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повьшение качества регулирования путем увеличения быстродействия и улучшение массогабаритных показателей. Указанная цель достигается тем, что в вентильный электропривод введены стабилизаторы 19, 20 переменного тока и однофазные трансформаторы 21, 22. В результате уменьшается электромеханическая часть электропривода, поскольку функции измерителя частоты вращения вьшолняют стабилизаторы 19, 20, трансформаторы 21, 22, блоки умножения 17, 18 и элементы сравнения 12, 13. I ил .

ная схема вентильного электропривода. 15 ненные второй однофазный трансформаВентильный электропривод содержит двухфазнзто синхронную машину 1 , ротор 2 которой механш1ески соединен с синусно-косинусным датчиком 3 положе

ния ротора, а секции 4 и 5 якорной обмотки, соединенные последовательно с датчиками 6 и 7 тока, подключены к вьгходам двухвходовых усилителей 8 и 9 тока. Электропривод содержит также два управляемых усилителя 10 и 11 два элемента 12 и 13 сравнения, регулирующий усилитель .14, блок 15 вьзде- ления модуля напряжения, блок 16 реверса и первый 17 и второй 18 блоки умножения.

Первый вход первого элемента 12 сравнения подключен к выходу второго элемента 13 сравнения, второй его вход предназначен для подключения к источнику сигнала управления, а выход через регулир ующнй усилитель 14 подключен к объединенным входам блока 15 выделения модуля напряжения и блока 16 реверса, выход которого сое

40

динен с входом синусно-косинусного датчика 3 положения ротора. Выход блока 15 выделения модуля напряжения связан с управляющими входами управляемых усилителей 10 и II, к входам которых подключены первые входы двух- жение, соответствующее абсолютной входовых усилителей 8 и 9 тока, кото- величине напряжения управления Uv,

Сигнал управления подается на п вый вход первого элемента 12 сравн ния . На его второй вход поступает выходное напряжение второго элемен 13 сравнения. Выходное напряжение первого элемента 12 сравнения усил вается регулирующим усилителем 14 подается на входы блока 15 вьщеле ния модуля напряжения и блока 16 р 30 верса. Последний формирует электри ческий сигнал, определяющий заданн направление развиваемого электропр водом электромагнитного момента, к торый с его вьпсода поступает на вх синусно-косинусного датчика 3 поло ния ротора. На его синусном 24 и к синусном 25 выходах при вращении р тора 2 возникают два гармонических напряжения U и и,т с постоянной плитудой и сдвинутых друг относите но друга на 90 эл. град.

С выхода блока 15 выделения мод ля напряжения на управляющие входы усилителей 10 и 11 поступает напря

рых присоединены к выходам соответствующих датчиков 6 и 7 тока. Входы управляемых усилителей 10 и 11 и первые входы первого 17 и второго 18 блоков умножения подключены к соответствующим выходам синусно-косинусного датчика 3 положения ротора. Выходы блоков 17 и 18 умножения соединены с входами второго элемента 13 сравнения.

Кроме того, электродвигатель содержит два стабих изатора 19 и 20 переменного тока и два однофазных

0

5

0

жение, соответствующее абсолютной величине напряжения управления Uv,

тор 22 и стабилизатор 20 к синусному выходу 24 датчика 3 положения ротора 2.

Вентильный электропривод работает следующим образом.

Сигнал управления подается на первый вход первого элемента 12 сравнения . На его второй вход поступает выходное напряжение второго элемента 13 сравнения. Выходное напряжение первого элемента 12 сравнения усиливается регулирующим усилителем 14 и подается на входы блока 15 вьщеле- ния модуля напряжения и блока 16 ре- 0 верса. Последний формирует электрический сигнал, определяющий заданное направление развиваемого электроприводом электромагнитного момента, который с его вьпсода поступает на вход синусно-косинусного датчика 3 положения ротора. На его синусном 24 и косинусном 25 выходах при вращении ротора 2 возникают два гармонических напряжения U и и,т с постоянной амплитудой и сдвинутых друг относительно друга на 90 эл. град.

С выхода блока 15 выделения модуля напряжения на управляющие входы усилителей 10 и 11 поступает напря5

0

5

Их коэффициенты усиления изменяются прямо пропорционально величине этого напряжения, поэтому амплитуды выходных напряжений этих усилителей прямо пропорциональны абсолютной величине напряжения управления Uv,. Выходные напряжения управляемых усилителей IО и 11 поступают на первые входы соответствующих двухвходовых усилителей 8 и 9 тока, которые формируют токи, совпадающие по форме и прямо пропорциональные по амплитуде выходным напряжениям управляемых усилителей 10 и 11, Эти токи создают в статоре двухфазной синхронной машины 1 магнитное поле, в результате взаимодействия которого с магнитным по- лем ротора 2 образуе.тся электромагнитный момент, приводящий его во вращение. Направление вращения определяется полярностью напряжения управления Uy.

Одновременно с этим выходные токи первого 19 и второго 20 стабилизаторов переменного тока поступают в первичные обмотки соответственно первого 21 и второго 22 однофазных транс- форматоров. Эти токи имеют постоянную амплитуду, а их частота равна частоте выходных напряжений синусно- косинусного датчика 3 положения ротора, т.е. пропорциональна частоте вра щения вентильного электропривода. При работе однофазных трансформаторов 21 и 22 с ненасыщенными при амплитудных значениях токов первичных обмоток магнитопроводами амплитуда магнитного потока в них постоянна, т.е. не зависит от частоты. Тогда выходные напряжения однофазных трансформаторов 21 и 22 равны

и„ ,

d(jK;p. м sintjt)

. KHW, .(ОС05 Wt,

u, к„w,(si5L)

- ф otsincot,

де U , V - напряжения на вторичных обмотках соответственно первого 21 и 40 второго 22 однофазных трансформаторов; К, - коэффициент nponctf)- циональности, учитывающий соотношение 45 полного сопротивления вторичных обмоток од- нофазных трансформаторов 21 и 22 входного сопротивления вторых 50 входов блоков 17 и 18 умножения;

W ,j - число витков вторичных обмоток однофазных трансформаторов 55 21 и 22;

ф. . - амплитуда магнитного

потока в магнитопровотр.

0

s 0 5

0

5

0 5 0

5

дах однофазных трансформаторов 21 и 22; W - циклическая частота выходных напряжений синусно-косинусного датчика 3 положения ротора; t - время.

Выходное напряжение второго однофазного трансформатора 22 подается на второй вход второго блока 18 умножения. На его первый вход поступает напряжение с косинусного выхода 25 синусно-косинусного датчика 3 положения ротора

и 25 Пз cos Wt,

где Uj - амплитуда выходных напряжений синусно-косинусного датчика 3 положения ротора. Выходное напряжение второго блока

18 умножения имеет вид, описываемый

выражением

UIB 45 cos и t,

где и - выходное напряжение

второго блока 18 умножения;

- коэффициент пропорцио- ФТ-Р. нальности между амплитудой выходного напря- . жения блоков 17 и 18, умножения и частотой вращения вентильного электропривода; Si - частота вращения вентильного электропривода;

К коэффициент пропорциональности между частотой вращения вентильного электропривода и циклической частотой выходных напряжений синусно-косинусного датчика 3 положения ротора. Аналогично выходное напряжение.

первого блока I7 умножения опнсыва-

ется выражением

11,-, - sin w t.

Выходные напряжения блоков 17 и 18 умножения подаются на входы второго элемента 13 сравнения. Его выходное напряжение равно разности выходных напряжений блоков 17 и 18

умножения и пряйо пропорционально частоте вентильного электропривода

и

20

и„ - и„

При вращении вентильного электропривода, например, по часовой стрелке выходное напряжение второго блока I3 сравнения имеет положительную полярность, а при противоположном вращении - отрицательную полярность.

Выходное напряжение второго элемента 13 сравнения представляет собой напряжение обратной связи по

частоте вращения вентильного электро-IT выходам соответствующих датчиков тока, входы управляемых усилителей и первые входы первого и второго блоков умножения подключены к соответствующим выходам синусно-косинусного датчика положения ротора, выходы блоков умножения соединены с входами второго элемента сравнения, о т л ипривода. В установивщемся режиме ра-. боты электропривода его величина практически равна напряжению управления и, т.е. частота вращения вен20

тИльного электропривода соответствует заданному значению.

Таким образом, вентильный электропривод обеспечивает реализацию обратной связи по частоте вращения без использования электромеханических пре- 25 образователей.

ч ающий с я тем, что, с целью

повышения качества регулирования путем увеличения быстродействия и улучшения маесогабаритных показателей, введены два стабилизатора переменного тока и два однофазных трансформатора, второй вход первого блока умно- Вентильный электропривод, содержа- Q жения, первый вход которого связан с

Формула изобретения

щий двухфазную синхронную машину, ротор которой механически соединен с синусно-косинусным датчиком положения ротора, а секции якорной обмотки, соединенные последовательно с датчиками тока, подключены к выходам двухвходовых усилителей тока, два управляемых усилителя, два элемента сравнения, регулирующий усилитель, блок

35

синусным входом датчика положения ротора, подключен через последовательно соединенные первый однофазнь1й трансформатор и первый стабилизатор переменного тока к косинусному входу датчика положения ротора, а второй вход второго блока умножения, первый вход которого связан с косинусным выходом датчика положения ротора.

вьщеления модуля напряжения, блок pe- Qподключен через последовательно соеверса и два блока умножения, придиненные второй однофазный трансфорэтом первый вход первого элементаматор и второй стабилизатор переменсравнения соединен с выходом второгоного тока к синусному выходу датчика

элемента сравнения, второй его входположения ротора.

предназначен для подключения к источнику сигнала управления, а выход через регулирующий усилитель подключен к объединенным входам блока выделения модуля напряжения и блока реверса, выход которого соединен с входом синусно-косинусного датчика положения ротора, а выход блока вьщеления модуля напряжения - с управляющими входами управляемых усилителей, к выходам которых подключены первые входы двухвходовых усилителей тока, вторые входы которых присоединены к

ч ающий с я тем, что, с целью

5

синусным входом датчика положения ротора, подключен через последовательно соединенные первый однофазнь1й трансформатор и первый стабилизатор переменного тока к косинусному входу датчика положения ротора, а второй вход второго блока умножения, первый вход которого связан с косинусным выходом датчика положения ротора.