Устройство для управления вентильным электродвигателем Советский патент 1982 года по МПК H02P6/00 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в следящих системах с вентильными электродвигателями.

Известны следящие системы с вентильными Электродвигателями с непрерывной коммутацией, в которых в качестве линейного датчика положения ротора используются датчики Холла 1.

Недостатком таких устройств является нестабильность характеристик элементов Холла от температуры и других воздействий, что приводит к снижению точности работы вентильного электродвигателя с использованием датчиков Холла.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и назначению является устройство для управления вентильньом электродвигателем, содержащее последовательно соединенные сельсин-датчик, сельсин-приемник, модулятор, опорный вход которого соединен, с обмоткой возбуждения вращающегося трансформатора, синусная и косинусная обмотки которого соединены через двухканальный фазочувствительный усилитель-преобразователь с якорной обмоткой двухфазного синхронного электродвигателя, выходной

вал которого связан с валом вращающегося трансформатора и валом сельсин-приемника, причем опорный вход двухфазного фазочувствительного усилителя-преобразователя соединен с выходом источника опорного напряжения 2 .

Недостатком известного устройства является невысокая точность отработ10ки углового положения, обусловленная влиянием переменных фазовых сдвигов сигналов, на вьлходных обмотках вращающегося трансформатора, который используется в качестве датчика положения ротора вентильного электродвигателя.

Целью изобретения является повышение точности отработки углового положения путем исключения переменно20го фазового сдвига, вносимого вращающимся трансформатором.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления вентильным электродвигателем, содержащее последовательно соединенные сельсин-датчик, сельсин-приемник, модулятор, опорный вход Которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход соединен с обмоткой возбуждения враща19щегося трансформатора, синусная и косинусная об мотки которого соединены с двухканал ным фазочувствительным усилителемпреобразователем, вал сельсин-приемника механически связан с валом вращающегося трансформатора, введен блок умножения, а вращающийся трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, которая соединена с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен с входом модулятора, а выход - с опорным входом двухканального фазочувствительного усилителя-преобразователя. При этом блок умножения выполнен в виде двух операционных усилителей выход первого из которых соединен с выходом блока умножения, а инвертирующий и неинвертирующий входы соединены с первым входом блока умножения через два ключа, управляющие входы которых соединены соответствен но о, выходом и входом инвертора, вхо которого соединен с вторым входом блока умножения через второй усилитель . На фиг.. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - схема блока умножения; на фиг. 3 - диаграммы сигналов , иллюстрирующие работу устройства для управления вентильным электродвигателем . Устройство для упрввления вентиль ным электродвигателем содержит после довательно соединенные с.ельсин-датчик 1 (фиг,. 1), сельсин-приемник 2, предварительный усилитель 3 постоянного тока, модулятор 4, опорный вход которого соединен с выходом источника 5 опорного напряжения, а соединен с обмоткой 6 возбуждения вр щающегося трансформатора 7, синусная 8 и косинусная 9 обмотки которого соединены через двухканальный фазочувствительный усилитель-преобразователь 10 с якорной обмоткой И двух фазного синхронного электродвигателя выходной вал 12 которого связан с валом вращающегося трансформатора и валом сельсин-приемника, блок 13 умножения, выход 14 которого соединен с опорным входом 15 двухканального фаэочувствительного усилителя-преоб разователя 10, первый вход 16 которого соединен с дополнительной обмоткой 17 вращающегося трансформато ра, а второй вход 18 - с выходом предварительного усилителя. Блок 13 умножения содержит первы операционный усилитель 19 (фиг. 2), выход которого соединен с выходом 1 блока 13 умножения, а инвертирующий 20 и неинвертирующий 21 входы соединены с первым входом 16 блока 13 ножения через два ключа 22 и 23, уп равляющие .входы которыхсоединены с ответственно с. выходом и входом инв тора 24, вход Которого соединен со вторым входом 18 блока 13 умножении через второй усилитель 25. Устройство для управления вентильным электродвигателем работает следующим образом. Сигнал рассогласования, выработанный сельсин-приемником 2 (фиг. 1), усиливается в предварительном усилителе 3, напряжение U (фиг. 2) постоянного тока на выходе которого преобразуется в модуляторе 4 в напряжейие Up переменного тока, поступающее на обмотку 6 возбуждения вращающегося трансформатора 7. При этом фаза дФ напряжений Ug и U на выходе синусной 8 и косинусной 9 обмоток врав1ающегося трансформатора одинакова с фазой напряжения и на выходе дополнительной обмотки 17 или сдвинута относительно фазы напряжения U. на iSO . Это соотношение фаз остается неизменным при изменении температуры окружающей среды, величины и частоты напряжения рв. Для нормальной работы усилителяпреобразователя 10 необходимо, чтобы фазЫанапряжения Uj и Up на его входах были одинаковы с фазой опорного напряжения или отличались от нее на 180°. На фиг. 3 показан случай, когда в течение времени tg-t напряжение и положительно, а с момента времени tj, меняет свой знак (фиг. 3 а) .Напряжение OOH (фиг. 3) с выхода блока 13 умножения (равное произведению постоянного напряжения и и переменного напряжения Up, с дополнительной обмотки 17) имеет такой же сдвиг фаз, как и напряжение ид,(фиг. 3d), а знак - равный произведению знаков Ug, и Ug. В связи с тем, что сдвиг фазы в любой вторичной обмотке вращающегося трансформатора по величине один и тот же, сдвиг фазы напряжения.UQ по величине всегда равен сдвигу фазы напряжения Ug и 1) (фиг.З е, d). Следовательно, сдвиг фаз опорного напряжения Uon всегда равен по величине сдвигу фаз напряжений несущей частоты Ug и DC на входах усилителя-преобразователя 10, Аналогичным образом работает блок 13 умножения при изменении знака напряжения Ц (при t7 t) . При этом .фаза опорного напряжения UQ (фиг. 3 е) не изменяется, так как одновременно меняются знаки сомножителей U и U,j (Фиг.З a,d) Таким образом, знак фазы опорного напряжения Upy, остается неизменным при изменении полярности напряжения и . При этом любые изменения величины фазы ,ЛФ одинаковы для напряжения и, Uc. и ООУ, , а относительно друг друга сдвиг фаз этих напряжений остается неизменным или отличается на 180 . Работа блока 13 умножения происходит следующим образом. Если принять

что ключи 22 и 23 (фиг. 2) открываются напряжением положительной полярности, а закрываются напряжением отрицательной полярности, а знак напряжения на выходах усилителя 25 и инвертора 24 обратен знаку напряжений на их входах, то при положительной полярности напряжения и на входе 18 открыт ключ 23 и напряжение U на первом входе 16 блока умножения поступает на неинвертирующий вход 21 усилителя .19. На выходе усилителя 19 формируется опорное напряжение, совпадающее по фазе с напряжением UQ. При изменении знака напряжения U-, открываё-лся ключ 22 и напряжение и,у на первом входе 16 поступает уже на инвертирующий вход 20 усилителя и знак опорного напряжения также изменяется Таким образом, знак опорного напряжения выходе 14 блока 13 умножения всегда равен произведению знаков напряжений U, и . на его входах 16 и 18.

Таким образом, в устройство для управления вентильным электродвигателем исключается влияние сдвига фаз выходных на пряжений вращающегося трансформатора, что повышает точност отработки углового пoлokeния вентильным электродвигателем.

Формула изобретения

1. Устройство для управления вентильным электродвигателем, содержащее последовательно соединенные сельсин-датчик, сельсин-приемник, модулятор, опорный вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения а выход соединен с обмоткой возбуждения вращающегося трансформатора, синусная и косинусная обмотка которого соединены с двухканальным фазочувствительным усилителем-преобразователем, вал сельсин-приемника механически связан с валом вращающегося трансформатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности отработки углового положения путем исключения переменного фазового сдвига, вносимого вращающимся трансформатором, в него введен блок умножения, а вращающийся трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, которая соединена с первым входом

блока умножения, второй вход которого соединен с входом модулятора, а выход - с опорным входом двухканального фазочувствительного усилителяпреобразователя .

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок умножения выполнен в виде двух операционных усилителей, выход первого из которых- соединен с выходом блока умножения, а инвертирующий и неинвертирующий входы соединены с первым входом блока умножения через два ключа, управляющие входы которых соединены соответственно с выходом и входом инвертора, вход Которого соединен с

вторым входом блока умножения через второй .усилитель.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США 4135120,

кл. 318-138, 16.01.79.

2. АЗОВ А.К., Веселов В.А. И др.

Электронные устройства следящих систем. Л., Судостроение, 1978, с. 156-157.

fj

/

f A

ЙГ

J