Вентильный электропривод Советский патент 1991 года по МПК H02P6/02 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к вентильным электродвигателям со стабилизацией частоты вращения, и может быть использовано в электроприводе устройств звукозаписи.

Целью изобретения является повышение качества стабилизации частоты вращения и улучшения массогабаритных характеристик.

На фиг. 1 представлена структурно-функциональная схема вентильного электропривода; на фиг. 2 - схема датчика частоты; на фиг. 3 - схема выполнения блока сравнения; на фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие работу отдельных блоков вентильного электродвигателя

Вентильный электропривод содержит синхронную двухфазную электрическую ма: шину 1 (см. фиг 1) с многополюсным ротором с постоянными магнитами, датчик 2 положения ротора, выполненный на двух элементах Холла 3, 4, размещенных на статоре синхронной двухфазной электрической машины 1, каждая фаза которой подключена к выходу одного из усилителей 5, 6 мощности, входы каждого из усилителей 5. 6 подключен к выходу одного из управляемых дифференциальных усилителей 7, 8. К основным входам дифференциальных усилиQv

-N

4

СА N

Ч

телей 7, 8 подключены выходы соответствующих элементов 3, 4 Холла датчика 2 положения ротора, а к управляющим входам указанных усилителей подключен выход блока 9 сравнения. Первый вход блока 9 , сравнения соединен с выходом задатчика 10 частоты вращения, а второй входе выходом датчика 11 частоты вращения. Задатчик 10 частоты вращения выполнен в виде генератора опорной частоты. Датчик частоты вращения (см. фиг. 2) содержит два дифференциальных усилителя 12, 13, входы которых образуют входы датчика частоты вращения и подключены к выходам дифференциальных усилителей 7, 8. Выходы диф- ференциальных усилителей 12, 13 подключены к основным входам компараторов 14, 15. Выходы компараторов 14, 15 подключены к входам сумматора 16, выход которого является выходом датчика 11 частоты вращения. Первые вспомогательные входы компараторов объединены и подключены к минусовому выводу одного источника опорного напряжения. Объединенные вторые вспомогательные входы компараторов соединены с плюсовым выводом второго источника опорного напряжения. Блок 9 сравнения (см. фиг. 3) содержит счетчик-дешифратор 17, на счетный вход (вход С) которого поступают импульсы от сумматора 16, а на вход установки в О (вход Р) поступают импульсы от генератора 10 опорной частоты, блок 18 запоминания, где происходит хранение числа импульсов, подсчитанного счетчиком-дешифратором и за один период сигналов генератора опорной частоты и узла 19 преобразования код-сопротивление, преобразующего значение числа импульсов, хранящегося в блоке 18 запоминания, в определенное значение сопротивления, пропорционального этому числу и определяющего коэффициент усиления дифференциальных усилителей 7, 8.

Предлагаемый вентильный электропривод работает следующим образом.

Датчик положения ротора 2 определяет последовательность включения и изменения направления тока, протекающего по фазным обмоткам. Величина этого тока определяется сигналом с элементов 3,4 Холла.

Слежение за частотой вращения ротора осуществляется следующим образом.

Сигнал с датчика положения ротора усиленный дифференциальным усилителем соответствующей фазы (см. фиг. 4а, б) поступает на свой вход датчика 11 частоты вращения, где дополнительно усиливается и ограничивается по амплитуде (см. фиг. 4в.е). С выхода дифференциальных усилителей 12, 13 усиленные и ограниченные по

амплитуде сигналы поступают на входы компараторов 14, 15, где происходит формирование прямоугольных импульсов, следующих с удвоенной частотой (см. фиг. 4д,

е). Выходы компараторов 14,15 подключены к входам сумматора 16, где сигналы (см. фиг. 4д,е) суммируются с учетом фазового сдвига в 90°. На выходе сумматора 16 появляются импульсы, частота следования которых

0 вдвое выше частоты импульсов на выходе компараторов (см. фиг, 4ж). Далее импульсы с выхода сумматора 16 поступают на счетный вход (вход С) и счетчика-дешифратора 17. На вход установки в О (вход Р) указан5 ного счетчика-дешифратора поступают импульсы от генератора опорной частоты. Первый импульс от указанного генератора устанавливает счетчик-дешифратор в состояние О и далее начинается подсчет числа

0 импульсов, поступающих на вход С. Передним фронтом импульса с генератора опорной частоты записывается подсчитанное счетчиком-дешифратором 17 число импульсов в блок 18 запоминания, а своим задним

5 фронтом устанавливает счетчик-дешифратор 17 в состояние О, подготавливая его к новому циклу подсчета. Число, записанное в блоке запоминания, поступает на один из входов узла 19 преобразования код-сопро0 тивление, где он преобразуется в определенное значение сопротивления, пропорциональное записанному в блоке запоминания числу подсчитанных счетчиком- дешифратором импульсов за один период

5 следования импульсов генератора опорной частоты. Частота импульсов генератора выбрана равной частоте сигнала с датчика положения ротора при номинальной частоте вращения ротора, а значит за один оборот

0 ротора, описанный выше процесс должен осуществиться три раза, при этом номинальное число импульсов, поступающих на вход счетчика-дешифратора 17 за один цикл контроля должно быть равно четырем. При

5 отличии частоты вращения ротора от номинального при изменении нагрузки на валу ротора, число импульсов, подсчитанных счетчиком-дешифратором за один период следования импульсов генератора опорной

0 частоты будет отличаться от четырех. При этом изменение сопротивления на выходе узла 19 преобразования код-сопротивление вызывает изменение коэффициента усиления дифференциальных усилителей 7, 8 и

5 следовательно, тока, протекающего по фазным обмоткам, таким образом, чтобы ском- пенсировать изменение момента и стабилизировать частоту вращения. Вен- тильный электропривод имеет более простую конструкцию, так как системе

стабилизации частоты вращения не требуется дополнительный датчик частоты (тахо- генератор). Обеспечивается повышение стабильности частоты вращения, так как частота вращения контролируется в пределах одного оборота ротора синхронной машины.

Формула изобретения Вентильный электропривод, содержа- щий синхронную двухфазную электрическую машину с многополюсным ротором с постоянными магнитами, датчик положения ротора, выполненный на двух элементах Холла, размещенных на статоре синхронной двух- фазной электрической машины, два усилителя мощности и два управляемых дифференциальных усилителя, основной вход каждого из которых соединен с выходом одного из элементов Холла датчика положе- ния ротора, управляющие входы дифференциальных усилителей соединены с выходом блока сравнения, а выход каждого управляемого дифференциального усилителя подключен к входу соответствующего усилителя мощности, выход которого соединен с одной из фаз статорной обмотки син- хронной двухфазной электрической машины, перый и второй входы блока сравнения подключены соответственно к выхо- дам задатчика и датчика частоты вращения, отличающийся тем, что, с целью

улучшения массогабаритных показателей и повышения качества стабилизации частоты вращения, задатчик частоты вращения выполнен в виде генератора опорной частоты, а датчик частоты вращения выполнен в виде двух компараторов, сумматора, двух источников опорного напряжения и двух дифференциальных усилителей, входы которых образуют входы датчика частоты вращения, каждый из которых подключен к выходу соответствующего управляемого дифференциального усилителя, выход каждого дифференциального усилителя Соединен с одним из основных входов соответствующего компаратора, одноименные вспомогательные входы которых попарно объединены и подключены соответственно к минусовому и плюсовому выводам источников опорного напряжения, а выходы компараторов подключены к входам сумматора, выход которого образует выход датчика частоты вращения, блок сравнения выполнен в виде последовательно соединенных счетчика-дешифратора, блока запоминания и преобразователя код-сопротивление, при этом вход установки в О счетчика-дешифратора объединен с входом блока запомина- ния и образует первый вход блока сравнения, второй вход которого образован счетным входом счетчика-дешифратора, 8 выход - выходом преобразователя код-сопротивление.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в звукозаписывающей аппаратуре. Цель изобретения - повышение качества стабилизации частоты и улучшение массогабаритных показателей. Вентильный электропривод содержит синхронную машину 1, две фазы статорной обмотки подключены соответственно к усилителям мощности 5, 6 Управление синхронной машиной осуществляется по сигналам элементов холла 3, 4, установленных на статоре синхронной машины через дифференцирующие усилители 7, 8 и по сигналам, поступающим на управляющие входы дифференцирующих усилителей 7. 8 с выхода блока 9 сравнения. Входы блока 9 соединены с выходами задатчика 10 и датчика 11 частоты вращения. Датчик частоты вращения имеет два входа, каждый из которых соединен с выходом одного из дифференциальных усилителей 7, 8. Задатчик частоты вращения представляет собой генератор опорной частоты, а блок 9 и датчик частоты вращения выполнены электронными. Вентильному электроприводу не требуется дополнительный датчик (тахогенератор). В электроприводе обеспечивается контроль частоты вращения в пределах одного оборота ротора синхронной машины. 4 ил. Ё

-Uon + Uon

ФиеЛ

1

J-

Фиг. I

От генератора опорной частоты