Вентильный электропривод Советский патент 1988 года по МПК H02P6/00 

tUe/i

4

00

ьо

114

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электроприводами на базе двухфазных вентильных электродвигателей.

Целью изобретения является повышение точности отработки заданного воздействия и расширение функциональных возможностей за счет использования электродвигателей с любьв числом пар полюсов.

На фиг. 1 представлена функциональная схема вентильного электропривода; на фиг. 2 - диаграммы сигналов на выходе функциональных элементов привода; на $иг. 3 - схема функщю- нального преобразователя кода в напряжение.

Вентильный электропривод содер- жит двухфазгшй вентильный электродвигатель t, механически соединенный с преобразователем 2угол-код, задат- чик 3 входного кода угла, первый сумматор 4, преобразователь 5 кода в напряжение, первый 6 и втуой 7 усилители мощности.

Первый вход первого сумматора 4 подключен к выходу задатчика 3 входного кода угла, второй вход - к вы- ходу преобразователя 2 угол - код, а фазные обмотки статора двухфазного вентильного электродвигателя подключены к выходам соответствуняцих усилителей 6 и 7.

Вентильный электропривод содержит также суммирующий усилитель 8, первый 9, второй 10 и третий П функциональные преобразо ватели, два аналоговых инвертора 12 и 13, второй сумматор 1 преобразователь 15 масштаба двоичного кода, дешифратор 16 и задатчик 17 юсти ровочного кода. Выход преобразователя 5 кода в напряжение подключен непосредственно к первому входу суммирую- щего усилителя 8 и через первый функ- циональньгй преобразователь 9 кода в напряжение к второму входу суммирующего усилителя 8, выход которого соединен с входом первого усилителя 6 мощности через последовательно соединенные второй функциональный преобразователь 10 кода в напряжение и первый аналоговый инвертор 12 и с входом второго усилителя 7 мощности че- рез последовательно соединенные третий функциональный преобразователь 11 кода в напряжение и второй аналоговый инвертор 13.

102

Цифровые входы всех трех функциональных преобразователей 9-1I кода в напряжение и управляющие входы аналоговых инверторов 12 и 13 подключены к соответствующим выходам дешифратор 16, вход которого соединен с выходом преобразователя 2 угол - код через последовательно соединенные второй сумматор 14 и преобразователь 15 масштаба двоичного кода. Второй вход второго су «атора подключен к задат- чику 17 юстировочного кода.

Преобразователь 15 масштаба двоич ного кода содержит буферный регистр 18, дешифратор 19 составлякжих долей, накапливающий сумма тор 20, регистр 21 последовательного приближения и генератор 22 тактовых импульсов.. Выходы буферного регистра 18 соединены с информационными входами накапливающего сумматора 20 через дешифратор 19 сортавляющих долей, синхронизир П(Ш(ие входы буферного регистра 18, дешифратора 19 составляющих долей и накапливающего сумматора 20 объединены и подключены к выходу, регистра 21 последовательного приближения, вход которого подключен к выходу генератора 22 тактовых импульсов. Вход буферного регистра 18 и выход накапливакяцего сумматора 20 представляют собой соответственно вход и выход преобразователя 15 масштаба двоичного кода.

Вентильный электропривод работает следунмцим образом.

При поступлении входного кода угла N с задатчика 3 входного кода угла на вход первого сумматора 4 на его выходе появляется код ДН, представляющий собой разность между входным кодом кодом обратной связи N

ос

снимаемым с преобразователя

2 угол - код. Код . является цифровым эквивалентом углового положения вала в двухфазного вентильного электродвигателя 1 .

Код дН поступает на преобразователь 5 кода в напряжение, с выхода которого снимается аналоговый сигнал Up , являющийся сигналом рассогласования в вентильном электроприводе.

Сигнал рассогласования с преобразователя 5 кода в напряжение поступает на первый функциональный преобразователь 9 кода в напряжение и через суммирующий усилитель 8 на второй 10 и третий 11 функциональные

преобразователи кода в напряжение. Функциональные преобразователи 9-11 кода в напряжение, суммирующий усилитель 8, аналоговые инверторы 12 и I3 и дешифратор 16 предназначены для выработки по сигналу рассогласования двухфазного сигнала, который управляет двухфазным вентильным электродвигателем 1.

Входным сигналом дешифратора 16 является цифровой сигнал о положении ротора двухфазного вентильного электродвигателя 1, снимаемый с преобразователя 2 угол - код и пре- образованный преобразователем 15 масштаба двоичного кода в код „р , цикл изменения которого происходит

Збо на угловом интервале , где р Р

число пар полюсов двухфазного вентильного электродвигателя 1.

На выходах а, Ъ и с дешифратора 16 формируются управляющие коды для первого 9, второго 10, третьего 11 функциональных преобразователей код в напряжение соответственно. На выходах d и е дешифратора 16 формируются управляющие сигналы для аналоговых инверторов 12 и 13 со- ответственно. Коэффициент передачи каждого функционального преобразователя кода в напряжение определяется выражением

ах

1+Ьх ное напряжение выражением

7 а Сигнал на выходе суммирующего усилителя 8 при изменении управляющего кода дешифратора Nи„п в пределах первого октанта равен

с р(

сигнал на вьгходе второго функционального преобразователя 10 кода в напряжение равен

и, (1

а,- 2х аt X

1+Ъ, 2х l+bjX

сигнал на выходе .третьего функционального преобразователя 11 кода в напряжение равен

а,- 2х

Ui (1

-)

аз(1-х)

1+Ь, 2х 1+Ь,(1-х)

На диаграмме (фиг. 2) показано изменение сигналов и, и U на полном

интервале изменения N

Р

с учетом работы аналоговых и шерторов 12 и 13 и с учетом изменения управляющих кодов на выходах а, Ъ и с депшфратора 16. Усилители 6 и 7 мощности обеспечивают протекание в Гстаторных обмотках двухфазного .вентильного электродвигателя токов, пропорциональных сигналам и и и. Погрешность углового положения вектора момента М/а, соответственно, и углового положения вала двухфазного вентильного электродвигателя 1 определяются отличием функции

35 и,

от функции tg6.

и

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение точности обработки заданного воздействия и расширение функциональных возможностей путем использования электродвигателей с любым числом пар полюсов. В вентильном электроприводе двухфазный электродвигатель 1 подключен к усилителям мощности 6 и 7, выходы которых через аналоговые инверторы 12 и 13 соединены с выходами функциональных преобразователей 10 и 1 кода в напряжение. Входы функциональных преобразователей подключены к выходу суммирующего усилителя 8, один вход которого непосредственно, а другой вход через функциональный преобразователь 9 кода в напряжения связаны с выходом преобразователя 5 кода в напряжение. Входы функциональных преобразователей 9-11 подключены к выходам дешифратора 6, вход которого связан с выходом сумматора 20 через преобразователь .15 масштаба двоичного кода. Первые входы сумматоров 4 и 14 соединены с выходом преобразователя угол-код 2, установленного на вашу электродвигателя 1. Второй вход сумматора 4 соединен с выходом задатчика 3 входного кода, а второй вход сумматора J4 - с выходом задатчика 17 юстировочного кода. Из состава венткпьного электропривода исключены аналоговые функциональные элементы. 3 нл. (Л

ТТ Т

вых 6к ц-ъх

)

R3

R2

40

где а - масштабный коэффициент;

Ъ - коэффициент обратной связи; с - текущее значение кода. Коэффициенты а и Ъ определяются

1

выражениями а Ъ : (фиг.З) 45

. а, 2х

М к4иГ KUpd ,. 2

50

где К - коэффициент пропорциональности.

При условии выбора коэффициентов а, 0,492; а а.1иЪ, 2,040; г 3 0,555 колебания момента М не превышают величины 0,75%. Таким образом, статические погреошости чрезвычайно малы, а временные составляющие погрешности от дискретности в ка

а,

При условии выбора коэффициента а, 1 и b,j Ъ} 0,55 эта по2

грешность не превьш ает величины ±-

что соответствует 0,01% по точности. Дополнительная составляющая погрешности от дискретности преобразователя 2 также мала.

Момент М определяется выражением

IT а.х Г Лаз (1-х) Г ( l+bj(l-x)J

нале формирования двухфазных сигналов предлагаемого устройства практически отсутствуют.

Преобразования кода N, который является цифровым эквивалентом углового положения 0 вала двухфазного вентильного электродвигателя 1, в код

N

который управляет дешифратором

16, происходит следующим образом.

Код NOC поступает на преобраэо- 15 масштаба двоичного кода че второй сумматор 14, на второй вход которого с задатчика 17 юстиро- вочного кода подается юстировочньЛ код. В результате этого в код N ввдится постоянная составлякяцая, что пЬзволяет совместить с определенным у;7ловым положением вала двухфазного вгнтильного электродвигателя 1 нуле- Hije значение кода , а соответственно, и нулевое значение кода Nun Эга операция эквивалентна развороту ажалогового датчика положения относительно определенного положения вала двухфазного вентильного электродвигателя для получения максимального момента.

Сигнал с выхода второго сумматора ф поступает на буферный регистр 18. Цикл изменения кода NOJ. происходит н|а угловом интервале 360°, т.е. за оЬин оборот вала двухфазного вен- т ьного электродвигателя 1 . Цикл И;зменения кода N дОлжеМ происходить

а г л -.и

на угловом интервале

360

Если п - число разрядов кода N.

а{ ш -.число разрядов кода N

Р

то

в угловой мере вес разрядов кода NOC

i360° 360° 360 360°360°

р|авен 2 J1 9 9

2

а вес разрядов кода

N

360 р2

360° 360

360° 72ГР360

равен

360

О4 „ О О4 „ .о

р-2 p Z р p Импульсы с регистра 21 последовательного приближения, который управляется генератором 22 тактовых им- йульсов, последовательно во времени опрашивают разряды буферного регистра 18, начиная с младшего. Если при опросе соответствукяцего разряда буфеного регистра 18 в нем значение кода окажется равным 1, то с выхода буферного регистра 18 поступает сигнал в дешифратор 19 составляющих долей, который переводит вес опрашиваемого разряда кода в весовые (состав ляющие доли кода Nupp. Сигнал с дешифратора 19 составляющих долей, несущий информацию о весе и количестве долей, иа которые разложился вес опрашиваемого разряда кода поступает на накапливакяций сумма- Top 20, где информация фиксируется 8 виде двоичного кода. При опросе Следущего разряда буферного регистра

18 информация, поступающая на накапливающий сумматор 20, суммируется с предьщущей.

После опроса всех разрядов буферного регистра 18, на выходе накапливающего сумматора 20 появляется двоичный код угла 0 , но уже в масштабе кода Uuqn . Время преобразования кода NI- в код NI зависит от частоты

генератора 21 тактовых импульсов и

исчисляется десятками микросекунд.

Таким образом, введение в схему

вентильного электропривода трех функциональных преобразователей кода в напряжение, суммирующего усилителя, двух инверторов и дешифратора позволяет исключить из канала управления аналоговые функциональные элементы, что приводит к повышению точности регулирования вентильного электродвигателя, а введение преобразо

вателя масштаба двоичного кода расширяет функциональные возможности

вентильного электродвигателя, так как возможно использование двухфазных вентильных электродвигателей с любым числом пар полюсов.

Формула изобретения

Вентильный электропривод, содержащий двухфазный вентильный электродвигатель, механически соединен- Hbrtj с преобразователем угол - код,

задатчик входного кода угла, первый сумматор, преобразователь кода в напряжение, первый и второй усилители мощности, при этом первый вход первого сумматора подключен к выходу задатчика входного кода угла, второй вход - к выходу преобразователя угол- код, а фазные обмотки статора двухфазного вентильного электродвигателя подключены к выходам соответствующих усилителей мощности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности отработки заданного воздействия и расширения функциональных возможностей путем обеспече - ния использования электродвигателей с любым числом пар полюсов, в него дополнительно введены суммирующий усилитель, первый, второй и третий функциональные преобразователи кода в напряжение, первый и второй аналоговые инверторы, второй сумматор, преобразователь масштаба двоичного кода, дешифратор и задатчик юстиро

/N - Ni/ ix

-х

и,

М(7 9

3604f в

I 1

1 9

tis.3