SU817896A1 - Вентильный электродвигатель - Google Patents

Description

(54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

1

, Изобретение относитс  к бесконтактным двигател м посто нного тока дл  систем автоматики и может быть использовано прежде всего дл  создани  бесконтактных двигателей с точным управлением угловым положением ротора и мгновенной скоростью движени .

Известны вентильные электродвигатели (ВД) общего типа, содержащие электромеханический преобразователь, коммутатор с модул торами импульсов на его входе и датчик угловой координаты 1. В них электромеханический преобразователь выполнен на основе фазного статора и ротора из посто нного магнита. Датчик Вырабатывает фазовые сигналы, имеющие дискретную форму, которые управл ют коммутатором.

Однако такие ВД имеют значительные пульсации электромагнитного момента в функции угловой координаты, вследствие чего характеризуютс  низкой точностью управлени  углом и скоростью.

Известны ВД с синусоидальными выходными токами, что повыщает точность управлени  собственно двигателем 2. Датчик углового положени  вьшолнен по типу сельсина и снабжен однофазным источником питани . Выходные сигналы на фазных выходных обмотках сельсина, амплитудномодулируемые в функции его угловой коордилаты , поступают на демодул торы и фильт J ры, где преобразуютс  в гладкие составл ющие , которые, в свою очередь, используютс  как опорные в узлах подчиненного формировани  тока со специальными токовыми датчиками. Величина тока регулируетс  путем регулировки напр жени  ис0 точника- питани  сельсина.

Недостатки таких двигателей заключаютс  в искажени х и запаздывании сигналов в демодул торах и фильтрах, нелинейной зависимости тока от входного сигнала, больщом количестве соединений между электронной частью и двигателем, сложности датчиков тока и искажени х в них, что в конечном счете не обеспечивает точности управлени  двигателем.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  ВД, содержащий собственно многофазную синхронную машину, коммутатор со входами управлени , сельсин-фазовращатель на валу двигател . многофазный . источник питани  сельсина и преобразователи «Фаза-длительность импульсов на входах коммутатора 3. Каждый уиз преобразователей выполнен по типу двухтактного потенциального узла совпадени  сигналов однофазного датчика и одного из напр жений питани  сельсина. Поскольку информаци  об угловом положении датчика поступает дл  всех фаз по одному каналу и узлы его преобразовани   вл ютс  чисто логическими, обеспечиваетс  отсутствие искажений и запаздывание сигналов при преобразовании сигнала датчика. Недостаток известных ВД обусловлен трапецеидальным законом модул ции широтно-импульсных сигналов управлени  коммутатором, что снижает точность управлени  двигателем. Возможное улучшение закона модул ции за счет узлов геометрического суммировани  двух трапецеидальных сигналов также не обеспечивает высокой точности формировани  синусоидальной модул ции длительности импульсов управлени . Цель изобретени  - повышение точности управлени  двигателем. Указанна  цель достигаетс  тем, что ВД, содержаший многофазную синхронную машину , многофазный коммутатор со входами управлени , сельсин-фазовраш,атель в качестве датчика положени  двигател , многофазный источник питани  сельсина и преобразователи «Фаза-длительность импульсов на входах управлени  коммутатора, дополнительно введены измерительные усилители и интеграторы с обнул ющими ключами на входах, число дополнительных элементов равно числу фаз двигател , а также обш,ий формирователь симметричного сигнала несушей частоты, каждый из преобразователей «Фаза-длительность импульсов выполнен из последовательно соединенных усилител , динамического запоминающего узла и широтно-импульсного модул тора, причем каждый из усилителей по неинвертирующему входу подсоединен к выходу сельсина, а по инвертирующему входу - к выходу соответствующего интегратора, управл ющий вход каждого обнул юшего ключа и тактовый вход каждого динамичесКОГО запоминающего узла соединены с одним из выходов источника питани  сельсина, вход каждого из измерительных усидителей подключен к выходу коммутатора, выход - к входу интегратора, а к входам всех измерительных усилителей подключен общий формировательсимметричного сигнала несущей частоты. На фиг. 1 дана структурна  схема вентильного электродвигател  на фиг. 2 - диаграммы его работы. ВД содержит синхронную машину 1, коммутатор 2 с фазными входами управлени , сельсин-фазовращатель 3 в качестве датчика положени  двигател  1 и многофазный источник 4 питани  сельсина 3. К каждому /из фазных входов управлени  коммутатора 2 подключены преобразователи «Фаза-длительность импульсов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных усилител  5, динамического запоминающего узла 6 и широтно-импульсного модул тора 7, подключенного выходом непосредственно к соответствующему фазному входу коммутатора 2. Между каждым из фазных выходов коммутатора 2 и средней точкой питани  его включены измерительные усилители 8, которые выходами через интеграторы 9 соединены с инвертирующими входами усилителей 5, тогда как неинвертирующие входы усилителей 5 подключены к общему дл  всех фаз сельсина 3. Интеграторы 9 снабжены обнул ющими ключами 10, управл ющие входы которых совместно с соответствующими тактовыми входами динамических запоминающих узлов 6- соединены с соответствующими фазными выходами источника 4 питани  сельсина 3. Формирователь 11 симметричного сигнала несущей частоты по выходу подключен ко всем одноименным входам измерительных усилителей 8 в противофазе к пульсаци м щиротно-модулированных напр жений коммутатораа 2. Дл  регулировани  напр жений коммутатора 2, т. е. глубины их модул ции , может быть предусмотрен множитель 12 на выходе сельсина 3. Формирователь 11 симметричного сигнала несущей частоты подключен ко всем одноименным входам измерительных усилителей 8. Устройство работает следующим образом Сигнал 13 синусоидальной формы от датчика 3 имеет ту же несущую частоту, что и сигналы 14 от источника 4, отлича сь от них лишь фазой, котора  измен етс  адекватно с изменением угловой координаты ротора сельсина 3 и двигател  1. Сигнал 13 поступает на усилитель 5 вместе с сигналом 15 отрицательной обратной св зи по напр жению коммутатора 2, о котором будет сказано ниже. Разность 16 сигналов 13 и 15 после усилени  поступает на динамический запоминающий узел (ДЗУ) 6, который фиксирует эту разность в моменты времени, определ емые передним фронтом сигнала 14 источника 4. В результате в каждом из ДЗУ получаютс  ступенчатые сигналы 16, сдвинутые относительно двух других аналогичных сигналов на 120° по угловой координате двигател  1. Эти сигналы 16 преобразуютс  щиротно-импульсными модул торами (ШИМ) 7 в широтно-импульсные сигналы 17 управлени  коммутатором 2. Каждый из фазных сигналов 18 коммутатора 2, отличающийс  от сигнала 17 управлени  искажени ми из-за задержки в несиловых ключах, пульсаци ми напр жени  питани , вли нием конечного сопротивлени  транзисторов и шунтирующих диодов (что показано в утрированном виде), поступает на измерительный усилитель 8

вместе с симметричным сигналом 19, благодар  чему гармоники несущей частоты в несколько раз или в несколько дес тков раз ослабл ютс . Сигнал 20 усилител  поступает на интегратор 9, обнул емый в начале каждого такта по несущей частоте, в результате чего сигнал 15 интегратора 9 к концу каждого такта имеет значение, пропорциональное гладкой составл ющей 18 выходного напр жени  коммутатора 2. Сигнал 15 интегратора 9  вл етс  сигналом обратной св зи, поступающим на инвертирующий вход усилител  5.

Такое построение схемы ВД обеспечивает повыщение точности управлени  главным образом за счет сочетани  динамических запоминающих узлов 6, фиксирующих сигналы лищь в дискретные моменты времени, и обнул емых интеграторов в цепи обратной св зи, обеспечивающих в заданные дискретные моменты времени точные, т. е. без запаздывани  пульсаций, помех и т. д., значени  сигналов обратн.ой св зи по гладкой составл ющей.

Применение такого ВД позвол ет повысить точность управлени  его угловым положением в дес ть и более раз, что подтверждаетс  экспериментально.

Claims (3)

1.Лодочников Э. А. и Юферов Ф. М. Микродвигатели дл  систем автоматики. М., «Энерги , 1969, с. 79-100.

2.Авторское свидетельство СССР № 186019, кл. Н 02 Р 5/36, 1963.

3.Авторское свидетельство СССР № 216836, кл. Н 02 К 29/02, 1967.

Л A A Л Л Л Л Л . : vvvyvvvvv

ыт плпг4fH

77

Ш

19

пллпллг

13

20

iruVi U U LTU

q}Ui. 2

t