Устройство для калибровки вентильного электродвигателя Советский патент 1989 года по МПК H02P6/10 

Изобретение относится к электро- ,технике, в частности к электроприводам с винтильным электродвигателем, постоянного тока, и может быть йС- пользовано при построении системы управления с повышенными требованиями к постоянству вращающего момента .исполнительного двигателя.

Целью изобретения является повы- шение точности калибровки.

На фиг. 1 изображена функциональ- ная схема устройства для калибровки вентильного электродвигателя; на фиг. 2 - схема вентильного электро- двигателя после калибровки.

Устройство для калибровки вентиль него электродвигателя, вьшолненное на базе синхронной машины 1 с датчик ком 2 угол-код и датчиком 3 момента на валу, содержит первый 4 и второй 5 умножающие цифро-аналоговые преобразователи, выходы которых через регуляторы.6 и 7 фазных токов пред- назначены для подключения к фазным обмоткам 8 и 9 синхронной машины 1,. Первое 10 и второе 11 постоянные запоминающие устройства гармонических форм фазных токов, входы которых подключены к выходам датчика 2 угол код, блок 12 задания угла поворота выход которого соединен с первым входом схемы 13 сравнения, второй

вход которой.соединен с выходом датчика 2 угол-код. Блок 14 управления, управляемый генератор 15 импульсов, реверсивньй счетчик 16,, аналого-цифровой преобразователь 17, первый программатор 18, при этом аналоговые входы первого 4 и второго 5 умножающих цифро-аналоговых преобразователей Соединены с выходом блока 14. управления и входом аналого-цифрового преобразователя 17. Вход управляемого генератора 15 импульсов соединен с первым выходом схемы 13 сравнения, а два его выхода соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 16, управляющий вход первого программатора 18 соединен с вторым вькодом схемы 13 сравнения, первые п адресных входов соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя 17. Кроме того, устройство содержит второй программатор 19 и первьш 20 и второй 21 блоки умножения, причем управляющие и первые п адресные входы первого и второго программаторов объединены, вторые m адресные входы их объединены и подключены к датчику 2 угол-код. Первые-входы первого 20 и второго 21 блоков умножения соединены с выходам соответственно первого 10 и второго 11 постоянных запоминаюш х устройств гармонических форм фазных устройств.

Вторые входы блоков 20 и 21 умножени объединены и подключены к вькоду реверсивного счетчика 16. Выход первог (блока умножения подключен к входу пе вого умножающего цифро-аналогового преобразователя А и информационному входу первого программатора 19, а выход второго блока 21 умножения подключен к входу второго умножающего цифро-аналогового преобразователя 5 и информационрюму входу второго программатора 19. В первом 18 и втором 19 программаторах находятся соотве тственно первое 22 и второе 23 постоянные запоминающие устройства специальных форм фазных токов.

В общем случае число постоянных запоминающих устройств (ПЗУ) 10 и 11 гермонических форм фазных токов, число блоков 20 и 21 умножения, умножающих цифро-аналоговых преобразователей 4 и 5, регуляторов 6 и 7 тока и программаторов 18 и 19с находящимися в них ПЗУ специальных форм фазных токов соответствует числу фаз синхронной машины 1.

Устройство для калибровки представляет собой цифровую следящую систему, в которой выходной вал вентильного двигателя отслеживает заданный угол поворота 5 , поступающий с блока задания угла, при постоянном входном управляющем сигнале иц И постоянном моменте нагрузки Мц не зависящем от угла поворота вала. Так как Мц const, то очевидно, что и вентильный двигатель в процессе слезкения за заданным углом Ы.д должен развивать постоянный вра- щающий момент.

Калибровка вертильного двигателя заключается в определении массивов специальных фазных токов F, (U,5).,F2(U, 5;), где о - двоич- ный эк вивалент угла поворота вала oi, а и - двоичный эквивалент входного управляющего сигнала Ug получаемых на входах блоков 20 и 21 умно жения и программирования ими постоянных запоминающих устройств 22 и 23 специальных форм фазных токов с помощью программаторов 18 и 19. После окончания калибровки постоянные запоминающие устройства 22 и 23 спе- тдиальных форм фазных токов включа- ются в схему вертильного электродвигателя и обеспечивают формирование в фазных обмотках 8 и 9 синхронной

д

0 5

n

0

5

машины 1 таких форм токов, при которых осуществляется компенсация пульсаций вращающего момента двигателя на полном обороте выходного вала во всем диапазоне изменения входных управляющих сигналов Uex .

Устройство для калибровки вентильного электродвигателя работает следующим образом.

С помощью датчика 3 момента на валу синхронной машины 1 контролиру- |ется момент нагрузки Муц соответствующий среднему моменту, развиваемому вентильным двигателем при поступлений на его управляющий вход (соединенные между собой аналоговые входы первого 4 и второго 5 умножающих цифро-аналоговых преобразователей) входного управляющего сигнала U, который поступает также на вход аналого-цифрового преобразователя 17.

С выхода аналого-цифрового преобразователя 17, осуществляющего дре образование Ug в двоичный код U, сигнал nocTjTiaeT на п адресных входов первого 18 и второго 19 программаторов, в которых подключается к п ад- ресным входам соответственно первого 22 и второго 23 постоянных запоми- нающих устройств специальных форм фазных токов.

Блок 12 задания угла задает положение выходного вала вентильного двигателя oZ- . Сигнал рассогласова- ния, соответствующий разности заданного йд и действительного i положения выходного вала вентильного двигателя, с первого выхода схемы 13 сравнения поступает на вход управляемого генератора , 15 импульсов, который вырабатывает импульсный сигнал с частотой, зависящей от величины сигнала рассогласования и в зависимости от его знака направляет их на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 16.

Информация о действительном угле поворота Ц, вала двигателя поступает ,также на адресные входы первого 10 и второго 11 постоянных запоминающих устройств гармонических форм фазных токов, а также на другие m адресных входов первого 18 и второго 19 программаторов.

На выходах первого 10 и второго 11 постоянных запоминающих устройств гармонических форм фазных токов формируются двоичные коды, пропорцио

н и н

нальные соответственно синусу и косинусу угла 5 . Первьт 20 и второй 21 блоки умножения производят умножение кодов, пропорциональных синусу и косинусу угла 5 поворота вала двигателя на выходной код реверсивного счетчика 16,

Двоичные коды с выходов первого 20 и второго 21 блоков умножения поступают на информационные входы соответственно первого 18 и второго 19 программаторов, а также на цифровые входы соответственно первого 4 и второго 5 умножающих цифро-аналоговых преобразователей, где преобразуются в аналоговую величину с умножением на величину входного управляющего сигнала U р. Аналоговые сигналы с выходов первого 4 и второго 5 умножающих цифро-аналоговых преобразователей подаются на входы соответственно первого 6 и второго 7 регуляторов тока, которые обеспечивают изменение токов в первой 8 и второй 9 фазных обмотках синхронной

машины 1.

При поступлении импульсов с выхО;- да управляемого генератора 15 имна выходах соответственно первого 20 и второго 21 блоков умножения по адресу, определяемому двоичным экви- валентом U входного управляющего сиг нала вентильного двигателя Ug, (первые п адресных входов) и углом поворота вала двигателя 5 , равном заданному значению S- (другие m адресных

IQ входов).

Таким образом, в устройстве для калибровки вентильного электродвигателя происходит отработка заданного угла oi-o поворота выходного вала 15 при постоянном входном управляющем сигнале U „ и постоянном моменте

PJ

нагрузки Мц const не зависящем от угла поворота вала. Установка вала двигателя в заданное положение осу- 20 ществляется за счет изменения состояния выходных цифровых цепей первого 20 и второго 21 блоков умножения и подбора на их выходах кодовьпс комбинаций соответственно 25 Р.пСй.),

FifrW и

iu

,j,, при умножении которых на величину входного управляющего сигнала Ug в дальнешем их преобразовании в токи в фазных обмотках синхронной машины 1, осуществляется компенпул:ьсов на суммирующий или вычитающий ЗОсация влияния пульсаций вращающего входы реверсивного счетчика 16 меня- момента на состояние рассматриваемой

и

ется код на его выходе, а следовательно, и на выходе первого 20 и второго 21 блоков умножения, что приводит к изменению токов соответственно в первой 8 и второй 9 фазных обмотках синхронной мащины 1. Изменение токов в фазньк обмотках синхронной машины 1 приводит к изменению угла поворота вала вентильного двигателя 5 , что, в свою очередь, приводит к изменению выходного кода датчика 2 УГОЛ-КОД и уменьшению сигнала рассогласования на выходе схемы 13 сравн ения.

После установки вала вентильного двигателя в заданное положение, т.е. после того, как угол поворота валасб стал равен заданному значению oi , на втором выходе схемы 13 сравнения вырабатьтается сигнал равенства углов, которьй поступает на управляющие входы первого.18 и второго 19 программаторов. Они осуществляют программирование соответственно первого 22 и второго 23 постоянных запоминающих устройств специальных форм фазных токов кодами соответственно F й (5) и г,и (2), установившимися

системы и удержание выходного вала

двигателя в заданном положении.

- Цри изменении .заданного угла по35 ворота вала вентильного двигателя от-О до 21Град в процессе калибровки осуществляется программирование первого 22 и второго 23 постоянных запоминающих устройств специальных

40 форм фазных .токов значениями функций соответственно F,g-(pi) и (pi) при заданных постоянных Ug и Мц,

Так как характер и величина 45 пульсаций вращающего момента вентиль ного двига-Геля могут изменяться при изменении величины управляющего вход ного сигнала Ug, то калибровку про водят при нескольких Ug и соответствующих им-момент ах .нагрузки М„. Первое 22 и втЪрое 23 постоянные запоминающие устройства специальных форм фазных токов программируются массивами; кодовых комбинаций ветственно F, (U, oi- ) и F (U, ) , определяющих мгновенные значения.то- kOB в фазных обмотках синхронной машины 1 и позволяющих компенсировать пульсации вращающего момента при

50

55

276

на выходах соответственно первого 20 и второго 21 блоков умножения по адресу, определяемому двоичным экви- валентом U входного управляющего сиг, нала вентильного двигателя Ug, (первые п адресных входов) и углом поворота вала двигателя 5 , равном заданному значению S- (другие m адресных

Q входов).

Таким образом, в устройстве для калибровки вентильного электродвигателя происходит отработка заданного угла oi-o поворота выходного вала 5 при постоянном входном управляющем сигнале U „ и постоянном моменте

PJ

нагрузки Мц const не зависящем от угла поворота вала. Установка вала двигателя в заданное положение осу- 0 ществляется за счет изменения состояния выходных цифровых цепей первого 20 и второго 21 блоков умножения и подбора на их выходах кодовьпс комбинаций соответственно 5 Р.пСй.),

FifrW и

iu

,j,, при умножении которых на величину входного управляющего сигнала Ug в дальнешем их преобразовании в токи в фазных обмотках синхронной машины 1, осуществляется компенЗОсация влияния пульсаций вращающего момента на состояние рассматриваемой

Осация влияния пульсаций вращающего момента на состояние рассматриваемой

и

системы и удержание выходного вала

двигателя в заданном положении.

- Цри изменении .заданного угла по5 ворота вала вентильного двигателя от-О до 21Град в процессе калибровки осуществляется программирование первого 22 и второго 23 постоянных запоминающих устройств специальных

0 форм фазных .токов значениями функций соответственно F,g-(pi) и (pi) при заданных постоянных Ug и Мц,

Так как характер и величина 5 пульсаций вращающего момента вентильного двига-Геля могут изменяться при изменении величины управляющего входного сигнала Ug, то калибровку проводят при нескольких Ug и соответствующих им-момент ах .нагрузки М„. Первое 22 и втЪрое 23 постоянные запоминающие устройства специальных форм фазных токов программируются массивами; кодовых комбинаций ветственно F, (U, oi- ) и F (U, ) , определяющих мгновенные значения.то- kOB в фазных обмотках синхронной машины 1 и позволяющих компенсировать пульсации вращающего момента при

0

55

и углах поворота

различных Ugy вала pi .

После окончания калибровки аналого-цифровой преобразователь 17, первое 22 и второе 23 постоянные запоминающие устройства специальных форм фазных токов включаются в схему правления вентильного электродвигателя (фиг. 2). Данная схема правления вентильного электродвигателя имеет меньшие аппаратурные затраты на свою реализацию и, как следствие, большую надежность.

Таким образом, в процессе калибровки с требуемой точностью можно осуществить компенсацию пульсаций вращающего момента вентильного двигателя во всем диапазоне изменения входных сигналов. Точность компенсации задается числом разрядов датчика угол-код 2, аналого-цифрового пре- образователя 17 и числом адресньк входов первого 22 и второго 23 постоянных запоминающих устройств специальных форм фазных токов, определяющих точность компенсации по углу поворота, вала J и величине входного управляющего сигнала Ug

Формулаизобретения

Устройство для калибровки вентильного электродвигателя, вьтолненного на базе; синхронной мащины с ком угол-род и датчиком момента на валу, содержащее первьй и второй умножающие цифро-аналоговые преобразователи, выходы которых через

ких форм фазных токов, входы которых подключены к выходам датчика угол- код, блок задания угла поворота, выход которого соединен с первым входом датчика угол-код, блок управления, управляемый генератор импульсов, ре- версивНый счетчик, аналого-цифровой преобразователь, программатор, аналоговые входы умножающих цифро-аналоговых преобразователей соединены с выходом блока управления и входом аналого-цифрового преобразователя, вход управляемого генератора импульсов соединен с первым выходом схемы

10

15

20

25

30

35

сравнения, а два его выхода соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика,соответственно управляющий вход программатора соединен с вторым выходом схемы сравнения, первые.п адресных входов программатора соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности калибровки, введены вто рой программатор и два блока умножения, причем управляющие и первый п адресные входы программаторов соот- ветственно объединены, а их вторые m адресные входы объединены и подключены к выходу датчика угол-код, первый вход каждого блока умножения соединен с выходом соответствующего постоянного запоминающего устройства гармонических форм фазных токов, вторые входы блоков умножения объединены и подключены к выходу реверсивного счетчика, выход каждого блока умножения подключен к входу соответрегуляторы фазных токов предназначены 40 ствующего умножающего цифро-аналогодля подключения к фазным обмоткам синхронной мащины, два постоянных запоминающих устройства гармоничесвого преобразователя и к информационному входу соответствующего программатора .

712768

ких форм фазных токов, входы которых подключены к выходам датчика угол- код, блок задания угла поворота, выход которого соединен с первым входом датчика угол-код, блок управления, управляемый генератор импульсов, ре- версивНый счетчик, аналого-цифровой преобразователь, программатор, аналоговые входы умножающих цифро-аналоговых преобразователей соединены с выходом блока управления и входом аналого-цифрового преобразователя, вход управляемого генератора импульсов соединен с первым выходом схемы

10

15

0

5

0

5

сравнения, а два его выхода соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика,соответственно управляющий вход программатора соединен с вторым выходом схемы сравнения, первые.п адресных входов программатора соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности калибровки, введены вто рой программатор и два блока умножения, причем управляющие и первый п адресные входы программаторов соот- ветственно объединены, а их вторые m адресные входы объединены и подключены к выходу датчика угол-код, первый вход каждого блока умножения соединен с выходом соответствующего постоянного запоминающего устройства гармонических форм фазных токов, вторые входы блоков умножения объединены и подключены к выходу реверсивного счетчика, выход каждого блока умножения подключен к входу соответствующего умножающего цифро-аналогового преобразователя и к информационному входу соответствующего программатора .

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение точности калибровки. Для этого в устройство для калибровки вентильного электродвигателя введены блоки умножения (БУ) 20,21 и второй программатор 19. Управляющие входы программаторов 18,19 соединены с одним выходом схемы сравнения (СС) 13, N - адресные входы - к выходу аналогово-цифрового преобразователя 17, а M - адресные входы объединены соответственно с входами постоянно-запоминающих устройств (ПЗУ) 10,11 гармонических форм фазных токов и подключены к выходу датчика 2 "угол-код", соединенному с первым входом СС 13. Информационные входы программаторов 18,19 соединены соответственно с выходами БУ 20,21, каждый из которых подключен к первому входу одного из умножающих цифро-аналоговых преобразователей (УЦАП) 4,5. Вторые входы УЦАП 4, 5 объединены с входом преобразователя 17 и подключены к выходу блока управления 14. Выход каждого из УЦАП 15 подключен к одному из регуляторов фазных токов 6, 7 обмоток 8, 9 синхронной машины 1, на валу которой установлены датчик 2 и датчик момента 3. Второй вход СС 13 соединен с блоком 12 задания угла, а второй ее выход через генератор импульсов 15 связан с реверсивным счетчиком 16. Выход последнего подключен к вторым входам БУ 20, 21. В процессе калибровки формируются корректирующие функции, при умножении которых на величину входного управляющего сигнала и дальнейшего их преобразования в токи фазных обмоток осуществляется компенсация влияния пульсаций вращающего момента на равновесное состояние вентильного двигателя и удержание его выходного вала в заданном положении. 2 ил.