Устройство для измерения углового положения ротора синхронной явнополюсной машины Советский патент 1979 года по МПК H02K11/00 

рой схемы И, выходы первой и второй схем И через схему ИЛИ соединены с первым входом одновибратора, выход которого подключен на счетный вход триггера, второй выход которого подключен к выходу схемы контроля положения триггера, к двум другим входам которой подключены датчики напряжения сети и тока ротора, а выход схемы контроля подключен ко второму входу одновибратора, блок синхронизации выиолнен с двумя выходами, которые подключены ко вторым входам схем И, а датчик положения ротора выполнен в виде индуктивной катушки, заложенной в паз статора электрической машины.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, блок-схема; на фиг. 2 - форма кривой ЭДС датчика положения ротора.

Устройство содержит датчик 1 положения ротора, блок 2 выделения измерительного сигнала, состояш,ий из усилителя 3 входного сигнала, дифференцируюш.ей цепочки 4, селектора 5 длительности, схемы совпадения И 6, схемы 7 выделения передних фронтов нмпульсов селектора, схемы совпадения И 8, сх-емы совпадения ИЛИ 9, одновибратора 10, схемы контроля И положения триггера 12, измерительного блока 13, датчик 14 тока ротора, датчик 15 напряжения сети, блок 16 синхронизирующих импульсов.

При прохождении иод плоскостью датчика 1 положения ротора элементов конструкции ротора в катушке датчика наводятся широкие и узкие импульсы (см. фиг. 2), обуславливаемые изменением индукции в междуполюсном зазоре. Так как положение переднего и заднего фронта Широкого импульса однозначно связано с краями соседних полюсов, то измер.ение углового положения ротора сводится к измерению углового полол ения заднего фро-нта широкого импульса относительно вектора сетевого напряжения.

В усилителе 3 входного сигнала сигнал преобразуется в импульсы прямоугольной формы (/вых блока 3, см. фиг. 2). В дифференцирующей цепочке 4 (f/вых блока 4) происходит выделение фронтов импульсов.

После выделения в селекторе 5 длительности сигнал принимает форму- (Увых блока 5, см. фиг. 2).

В асинхронном режиме работы синхронного двигателя происходит перемагничиваНИе -полюсов. В результате чего изменяется полярность и деформируется широкий импульс. Это может вызвать при переходе одного из фрОНтов широкого импульса через ноль уход фронта импульса относительно края полюса, что иривлечет за собой погрешность измерения. Но так как .переходы через ноль переднего и заднего фронта широкого импульса происходят при разных угловых положениях ротора, то импульсы с селектора 5 длительности подаются одновременно на схему совпадения И 6 и схему

7выделения передних фронтов импульсов селектора. На другой вход схемы совпадения И 6 поступает напряжение синхронизации с блока 16 синхронизируюш.их импульсов, которое задает врем1енной интервал прохождения импульсов селектора 5 длительности, в течение которого не происходит изменение полярности заднего фронта

0 широкого импульса.

Запуск схемы выделения передних фронтов импульсов селектора 7 осуш,ествляется от переднего фронта импульса селектора 5 длительности. Длительность выходного им5 нульса схемы выделения .передних фронтов импульсов селектора 7 равна длительности импульса селектора 5 длительности /вых блока 7, см. фиг. 2). С выхода схемы 7 сигнал поступает на вход схемы совпаде0 :ния И 8. Одновременно на эту схему подается напряжение синхронизации f/вых 2 блока 16 синхронизирующих импульсов.

В синхронном режиме импульсы селектора 5 длительности и схемы выделения передних фронтов имнульсов селектора 7 по .переднему и заднему фронтам совпадают.

8этом случае работает схема совпадения И 6.

В асинхронном же режиме при определенных угловых положениях ротора, измерение производится либо от заднего фронта импульса селектора длительности 5, который совпадает с задним фронтом широкого импульса, либо от заднего фронта

5 импульса схемы 7, который жестко связан с передним фронтом широкого имиульса и в результате временной задержки однозначно определяет положение заднего фронта широкого импульса. В этом случае

0 поочередно работают схема И 6 и схема И 8.

Для обеспечения непрерывного измерения используется схема ИЛИ 9. Для улучшения фронтов используется

5 одновибратор 10.

Так как на выходе одновибратора 10 имеются импульсы, соответствующие каждому полюсу ротора, а для измерения углового положения ротора -необходимо иметь

импульсы от каждой пары полюсов, то используется триггер 12 со счетным входом. Так как триггер 12 имеет счетный вход, то фаза измерительных импульсов может отличаться от истинного углового положения

5 ротора на угол ±180. Для устранения этого служит схема контроля положения триггера 11, которая производит сравнение фазы выходных импульсов триггера 12 с фазой тока ротора и, в -случае несоответст0 ВИЯ, вырабатывает дополнительный импульс, ноступающий на одновибратор 10, который управляет счетный вход триггера 12. В результате чего происходит переброс триггера 12.

5 Сигнал с триггера 12 подается на измерительный блок 13, который производит преобразование фазового положения импульса триггера 12 относительно фазы напряжения сети в напряжение постоянного тока, которое является функцией углового положения ротора. Введение в устройство датчиков напряжения сети и тока ротора, а также селектора длительности, схемы выделения его последних фронтов импульсов, логических схем, одновибратора и схемы контроля положения триггера, а также размеЩСние датчика положения ротора, выполненного в виде катушки в пазу статора, позволяет повысить точность измерений углового положения ротора. Формула изобретения Устройство для измерения углового-положения ротора синхронной явнополюсной машины, содержаш,ее датчик положения ротора, блок синхронизируюших импульсов, соединенный с входом блока выделения измерительного сигнала, содержаш,ий последовательно соединенные усилитель входного сигнала, диффер-енцирующую цепочку, триггер и измерительный блок, подключенный к одному выходу триггера, отличаюшееся тем, что, с целью повышения точности, устройство снабжено датчиками напряжения сети и тока ротора, а блок выделения изм-ерительного сигнала - селектором длительности, схемой выделения передних фронтов импульсов селектора, двумя схемами совпадения И, схемой ИЛИ, одновибратором и схемой контроля полож ения триггера, причем вход селектора длительности подключен к дифференцируюш,ей цепочке, один из выходов селектора длительности подключен на вход блока выделения переднего фронта импульса селектора, а другой - на вход первой схемы совпадения И, при этом блок выделения переднего фронта соединен с входом второй схемы И, выходы первой и второй схем И через схему ИЛИ соединены с первым входом одновибратора, выход которого подключен на счетный вход триггера, второй выход которого подключен к выходу схемы контроля П0лол ения триггера, к двум другим входам которой подсоединены датчики напрялсения сети и тока ротора, а выход схемы контроля подключен ко второму входу одновибратора, блок синхронизации выполнен с двумя выходами, которые подключены ко вторым входам схем И, а датчик полол ения ротора выполнен в виде индуктивной катушки, заложенной в паз статора электрической машины. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 155868, кл. Н 02К И/ОО, 1962. 2.Авторское свидетельство СССР № 166404, кл. Н 02К 11/00, 1963.

( I Kfaf

7