Вентильный электродвигатель

,р.Ц. и А 1 1)5 Н 02 К 29/О ПИС БРЕТ ТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ(56) 1. Авторское свидетельство СССРМ 1075344, Н 02 Р 5/34, 1984.2. Авторское свидетельство СССРМ 964882, Н 02 К 29/06, 1982.3. Авторское свидетельство СССРК 2 934382, 0 01 Р 3/439, 1982.4, Авторское свидетельство СССРМ 1711635 по з-ке М 4645752/07,Н 02 К 29/06, 1989 г,(54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Использование: в электропроводах со стабилизацией частоты вращения. Сущность: двумя парами запоминающих элементов 11, 13 и 12, 14, подключенными соответственно к синусной и косинусной выходным обмоткам 9 и 10 датчика 6 положения ротора, выделяются сигналы, пропорциональные сумме тригонометрических функций угла поворота и частоты вращения и их разности, Составляющие этих сигналсв разделяются сумматорами 17, 21 и 12, 14 и инверторами 20 и 21. Сигналы, пропорциональные синусу и косинусу угла поворота ротора, модулируются соответственно широтно-импульсными преобразователями 2420 19 1767638 О с4 1 1 О -Е с ветствующего усилителя мощности, установленный на валу синхронной машины датчик положения ротора с основной и квадратурной обмотками возбуждения и синусной и косинусной выходными обмотками, 5 четыре запоминающих элемента, сигнальные входы первого и третьего, второго и четвертого запоминающих элементов попарно объединены и соединены соответственно с синусной и косинусной выходными 10 обмотками датчика положение ротора, основная и квадратурная обмотки возбуждения которого подключены к выходам соответственно генератора опорного напряжения и источника постоянного напря жения, выходы первого и второго запоминающих элементов, управляющие входы которых объединены, подключены к первым входам первого и второго двухвходовых сумматоров, а выходы третьего и чет вертого запоминающих элементов, управляющие входы которых объединены, подключены к входам соответствующих инверторов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности стабилизации 25 частоты вращения, генератор опорных напряжений снабжен квадратурным выходом и введены третий, четвертый и пятый двухвходовые сумматоры, входы третьего сумматора соединены с выходами 30 соответственно первого запоминающего элемента и первого инвЕртора, а входы четвертого сумматора - с выходами второго запоминающего элемента и второго инвертора, два широтно-импульсных преобразо вателя, входами подключенные к выходам Л 7 (Рамирос пек 4 Омпил ЬсРиг 2 соответственно первого и второго сумматоров, вторые входы которыхподключены соответственно к выходам третьего и четвертого запоминающих элементов, четыре переключателя, последовательносоединенные задатчик частоты вращения, двухвходовый блок сравнения и регулятор скорости, выход которого подключен к сигнальным входам первого и второго переключателей, сигнальные входы третьего и четвертого переключателей соединены соответственно с выходами третьего и четвертого сумматоров, а попарно объединенные управляющие входы первого, третьего и второго, четвертого переключателей связаны с выходами соответственно первого и второго широтно-импульсных преобразователей, выходы первого и второго переключателей через введенные фильтры нижних частот подключены соответственно к входам первого и второго усилителей мощности, госледовательно соединенные компаратор и третий инвертор, вход компаратора подключен к квадратурному выходу генератора опорного напряжения, а выходы компаратора и третьего инвертора соединены соответственно с входами введенных первого и второго формирователей импульсов, выходы которых подключены к объединенным управляющим входам соответственно первого, второго и третьего, четвертого запоминающих элементов, входы пятого сумматора соединены с выходами третьего и четвертого переключателей, а его выход через введенный третий фильтр нижних частот подключен к второму входу блока сравнения,1767638 Составитель А,ЯковлевРедактор Н. Никольская Техред М,Моргентал Коррект вринц ород, ул. Гагарина, 1 оизводственно-издательский комбинат "Патент" аказ 3556 8 НИИПИ Госуд Тираж твенного ко 113035, МоПодписноетета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССва, Ж, Раушская наб., 4/51767638 5 10 15 20 30 35 40 и 25, выходы каждого из которых соединены с управляющими входами для переключателей 26, 27 и 28, 29, На сигнальные входы первого 28 (29) из каждой пары переключателей подаются сигналы, пропорциональные синусу и косинусу частоты вращения, После суммирования и усреднения выходных сигналов этих переключателей формируется сигнал постоянного тока, пропорциональный частоте вращения ротора, который для введения обратной связи подается на второй вход блока 31 сравнеИзобретение относится к электротехнике, а именно к двигателям постоянного тока с бесконтактной коммутацией, и может быть использовано в электроприводах со стабилизированной частотой вращения.Известен вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину с обмоткой якоря на статоре, датчик положения и полупроводниковый коммутатор, в котором стабилизация частоты вращения достигается введением отрицательной обратной связи по скорости от синхронного тахогенератора,Недостатком этого электродвигателя является его сложность и низкая надежность, вызванная наличием дополнительной электрической машины - синхронного тахогенератора,Известен также вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину с обмоткой якоря на статоре, полупроводниковый коммутатор и датчик положения в виде фазовращателя, с помощью которого определяется угловое положение и сокрость вращения ротора путем 25цифровой обработки выходного сигнала фазовращателя (как предложено в а.с. М.934382, кл, О 01 Р 3/489, опубл. 07.06,82).Недостатком этого устройства является его сложность, вызванная цифровой обработкой сигналов фазовращателя, Кроме того, информация о скорости вращения выдается в виде цифрового кода, что также усложняет схему управления в случае, если система стабилизации частоты вращения выполнена аналоговой,Из известных устройств наиболее близким по назначению и технической сущности к предлагаемому является вентильный электродвигатель, в котором датчик положения снабжен дополнительной обмоткой подмагничивания, что приводит к появлению в сигналах синусной и косинусной выходных обмоток датчика положения низкочастотния, первый вход которого подключен к задатчику 30 частоты вращения, Выход блока сравнения соединен с регулятором 32 скорости, выходной сигнал которого поступает на сигнальные входы второго 26 (27) из каждой пары переключателей, с помощью которых умножается на синус.и косинус угла поворота. После усреднения выходные сигналы переключателей подаются на усилители 4 и 5 мощности, соединенные с синусной и косинусной фазами 2 и 3 обмотки синхронной машины 1. 8 ил. ной составляющей, пропорциональной частоте вращения, которая выделяется запоминающими элементами и используется как сигнал тахометрической обратной связи. Это устройство имеет максимальное количество сходных существенных признаков с заявляемым, вследствие чего оно принято за прототип,Недостатком этого вентильного электродвигателя является низкая точность стабилизации частоты вращения, обусловленная тем, что обратная связь вводится в виде сигналов переменного тока и использование любого регулятора, отличного от пропорционального, приведет к неработоспособности вентильного электродвигателя,Целью изобретения является повышение точности стабилизации частоты вращения.Указанная цель достигается тем, что в вентильном электродвигателе, содержащем синхронную машину с синусной и косинусной фазами якорной обмотки, каждая из которых подключена к выходу соответствующего усилителя мощности, установленный на валу синхронной машины датчик положения ротора с основной и квадратурной обмотками возбуждения и синусной и косинусной выходными обмотками, четыре запоминающих элемента, сигнальные входы первого и третьего, второго и четвертого запоминающих элементов попарно объединены и соединены соответственно с синусной и косинусной выходными обмотками датчика положения ротора, основная и квадратурная обмотки возбуждения которого подключены к выходам соответственно генератора опорного напряжения и источника постоянного напряжения, выходы первого и второго запоминающих элементов, управляющие входы которых объединены, подключены к первым входам первого и второго двухвходовых сумматоров, а выходы третьего и чет5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вертого запоминающих элементов, управляющие входы которых объединены, подключены к входам соответствующих инверторов, в отличие от прототипа, генератор опорных напряжений снабжен квадратурным выходом и введены третий, четвертый и пятый двухвхолдовые сумматоры, входы третьего сумматора соединены с выходами соответственно первого запоминающего элемента и первого инвертора, а входы четвертого сумматора - с выходами второго запоминающего элемента и второго инвертора, два широтно-импульсных преобразователя, входами подключенные к выходам соответственно первого и второго сумматоров, вторые входы которых подключены к,выходам соответственно третьего и четвертого запоминающих элементов, четыре переключателя, последовательно соединенные задатчик частоты вращения, двухвходовый блок сравнения и регулятор скорости, выход которого подключен к сигнальным входам первого и второго переключателей, сигнальные входы третьего и четвертого переключателей соединены соответственно с выходами третьего и четвертого сумматоров, а попарно объединенные управляющие входы первого, третьего и второго, четвертого переключателей связаны с выходами соответственно первого и второго широтно-импульсных и реобразователей, выходы первого и второго переключателей через дополнительно введенные фильтры нижних частот подключены соответственно к входам первого и второго усилителей мощности, последовательно соединенные компаратор и третий инвертор, вход компаратора подключен к квадратурному выходу генератора опорного напряжения, а выходы компаратора и треть- его инвертора соединены соответственно с входами дополнительно введенных первого и второго формирователей импульсов, выходы которых подключены к объединенным управляющим входам соответственно первого, второго и третьего, четвертого запоминающих элементов, входы пятого сумматора соединены с выходами третьего и четвертого переключателей, а его выход - через дополнительно введенный третий фильтр нижних частот подключен ко втррому входу блока сравнения.На фиг,1 представлена функциональная схема предлагаемого вентильного электродвигателя; на фиг. 2 - 6 - фрагменты принципиальной электрической схемы устройства; на фиг.7 - диаграммы напряжений предлагаемого вентильного электродвигателя; на фиг.8 - структурная схема вентил ьного электродвигателя. Предлагаемый вентильный электродвигатель (фиг,1) содержит синхронную машину 1 с синусной 2 и косинусной 3 фазами якорной обмотки, каждая из которых подключена к выходу соответствующего усилителя мощности 4 и 5, установленный на валу синхронной машины 1 датчик 6 положения ротора с основной 7 и квадратурной 8 обмотками возбуждения и синусной 9 и косинусной 10 выходными обмотками, четырезапоминающих элемента 11, 12, 13 и 14, сигнальные входы первого 11 и третьего 13, второго 12 и четвертого 14 запоминающих элементов попарно объединены и соединены соответственно с синусной 9 и косинусной 10 выходными обмотками датчика 6 положения ротора. Основная 7 и квадратур-, ная 8 обмотки возбуждения датчика 6 положения ротора подключены к выходам соответственно генератора 15 опорного напряжения и источника 16 постоянного напряжения, Выходы первого 11 и второго 12 запоминающих элементов, управляющие входы которых объединены, подключены к первым входам первого 17 и второго 18 двухвходовых сумматоров. Выходы третьего 13 и четвертого 14 запоминающих элементов, управляющие входы которыхобъединены, подключены к входам соответствующих инверторов 19 и 20. В отличие от прототипа, генератор 15опорных напряжений снабжен квадратурным выходом и в вентильный электродвигатель введены третий 21, четвертый 22 и пятый 23 двухвходовые сумматоры, Входы третьего 21 сумматора соединены с выходами соответственно первого 11 запоминающего элемента и первого 19 инвертора, входы четвертого 22 сумматора соединены с выходами второго 12 запоминающего элемента и второго 20 инвертора. В электродвигательвведенытакже два широтно-импульсных преобразователя 24 и 25, входами подключенные к выходам соответственно первого 17 и второго 18 сумматоров, Вторые входы сумматоров 17 и 18 подключены к выходам соответственно третьего 13 и четвертого 14 запоминающих элементов. Электродвигатель также содержит четыре переключателя 26, 27, 28 и 29, последовательно соединенные задатчик 30 частоты вращения, двухвходовый блок 31 сравнения и регулятор 32 скорости, выход которого подключен к "сйгнальным входам первого 26 и второго 27 переключателей, сигнальные входы третьего 28 и четвертого 29 переключателей соединены соответственно с выходами третьего 21 и четвертого 22 сумматоров, а попарно объединенные управляющие входы первого 26 и третьего 28,10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ы =А эгв,второго 27 и четвертого 29 переключателей -связаныс выходами-соответственно первого 24 и второго 25 широтно-импульсных преобразователей, выходы первого 26 и второго 27 переключателей через дополнительно введенные фильтры 33 и 34 нижних частот подключены соответственно к входам первого 4 и второго 5 усилителей мощности, последовательно соединенные компаратор 35 и третий инвертор 36, вход компаратора 35 подключен к квадратурному выходу генератора 15 опорного напряженияа выходы компаратора 35 и третьего инвертора 36 соединены соответственно с входами дополнительно введенных первого 37 и второго 38 формирователей импульсов, выходы которых подключены к обьединенным управляющим входам соответственно первого 11, второго 12 и третьего 13, четвертого 14 запоминающих элементов, Входы пятого сумматора 23 соединены с выходами третьего 28 и четвертого 29 переключателей, а его выход - через дополнительно введенный третий фильтр 39 нижних частот подключен ко второму входу блока 31 сравнения,Запоминающие элементы 11, 12, 13 и 14 имеют аналогичные схемы и могут быть выполнены, например, на операционном усилителе 40 (см,фиг.2), работающем в режиме повторителя, к неинвертирующему входу которого подключен конденсатор 41, подключаемый также к синусной обмотке 9 датчика 6 положения ротора через ключ на полевом транзисторе 42, Затвор полевого транзистора 42 подключен к выходу формирователя импульсов 37.Переключатели 26, 27, 28 и 29 имеют аналогичные схемы и могут быть выполнены на усилителе с единичным переключаемым коэффициентом усиления Кус., например, на операционном усилителе 41 (см,фиг.3), входы которого соединены с выходом сумматора 21 через резисторы 42 и 43. В цепь обратной связи включен резистор 44, а неинвертирущий вход усилителя соединен также с общей шиной 45 через ключ, выполненный на транзисторе 46, При открытом транзисторе Ку, = -1, при закрытой Кус,=1. На базу транзистора 46 через резистор 47 подано управляющее напряжение с выхода широтно-импульсного преобразователя 24,Широтно-импульсный преобразователь 24 (25) (см,фиг,4) может быть выполнен, например, на интеграторе и компараторе, выполненных на операционных усилителях 48 и 49, охваченных обратной связью через резистор 50. Инвертирующий вход операционного усилителя 48 через резистор 51 подключен к выходу сумматора 17 (18), а в цепь обратной связи операционного усилителя 48 включен конденсатор 52. Компаратор 49 широтно-импульсного преобразователя 24 работает в скользящем режиме, при этом напряжение на его входе близко к нулю, а напряжение на его выходе представляет из себя широтно-модулированные прямоугольные импульсы с частотой 10 - 20 кГц, среднее значение которых уравновешивает входное напряжение преобразователя, поступающее на инвертирующий вход интегратора на усилителе 48. Нап ряжение на выходе интегратора в этом случае постоянно и равно нулю. Компаратор 35 (см,фиг.5) может быть выполнен, например, на операционном уси лителе 53 с большим коэффициентом усиления без обратной связи, инвертирующий вход которого соединен с квадратурным выходом генератора опорных напряжений 15,Инзертор 36 (фиг.5) может быть выполнен, например, на операционном усилителе 54, включенном по схеме инвертирующего усилителя с резистором 55 в цепи обратной связи и резистором 56, подключенным к инвертирующему входу. Резистор 56 также соединен с выходом компаратора 35,формирователь импульсов 38 (37) (фиг,5) может быть выполнен, например, в виде дифференцирующей цепи на конденсаторе 57 (58) и резисторе 59 (60). Резистор 61(62), запитанный напряжением смещения +О служит для введения положительного напряжения смещения для полевых транзисторов запоминающих элементов 11 и 12 (13 и 14),Генератор опорных напряжений 15 (см, фиг.6) может быть построен, например, на двух интеграторах, выполненных на операционных усилителях 63 и 64, охваченных обратной связью через цепь на резисторе 65 и конденсаторе 66, Основной выход 67 соединен с выходом операционного усилителя 63, а квадратурный 68 - с выходом операционного усилителя 64. Таким образом, выходы 67 и 68 генератора разделены интегратором, что обеспечивает сдвиг сигнала на квадратурном выходе 68 на 90 эл,град. относительно сигнала на основном выходе 67. Могут быть применены и любые другие двухфазные генераторы.Предлагаемый вентильный электродвигатель(фиг.1) работает следующим образом. Генератор 15 опорного напряжения формирует на своих выходах напряжения переменного тока, сдвинутые по фазе на 90 эл. градусов:1767638 10 Оо 2 = Ао соз в т,где в - частота опорного напряжения;Ао - амплитуда опорного напряжения,На обмотку 7 возбуждения датчика положения 6 поступает напряжение возбуждения:(6) где- ,индуктивность обмотки 7 возбуждения,Последнее выражение справедливо, если пренебречь активным сопротивлением обмотки 7 возбуждения, что обычно выполняется в датчиках положения вентильных электродвигателей при достаточно высокой частоте в опорного напряжения,Напряжение Оо источника 16 постоян.ного напряжения создает в квадратурной обмотке 8 возбуждения постоянный ток 1 О:(7) Оо1 о где В - активное сопротивление квадратурной обмотки 8 возбуждения.Будем рассматривать в качестве датчика 6 положения бесконтактный синусно-косинусный вращающийся трансформатор типа редуктосин,Потокосцепление ф синусной 9 и косинусной 10 обмоток редуктосина определяется токами взаимно-перпендикулярных обмоток 7 и 8 возбуждения в соответствиис выражениями:(8) где р - угол поворота ротора;а - число пар полюсов (число электрической редукции редуктосина);0- пространственный сдвиг фаз;Км - конструктивный параметр, определяемый схемой намотки и харакОь= Оо 1=Ао зп вт,создающее ток возбуждения ь фд =-Км Рь з)п(а о+0)++ 1 о зп(пз ср + В ), (5) теристиками магнитопровода датчика 6 положения,Знаки в выражениях (5) для потокосцепления определяются направлением включе ния обмоток 7, 8, 9, 10.В дальнейшем будем считать, что пространственный сдвиг фаз О= О, что достигается начальным разворотом статора датчика 6 положения.10 По закону электромагнитной индукцииЭДС, наводимая в синусной 9 и косинусной 10 обмотках, равна: Тогда, предполагая достаточно большую величину, сопротивления нагрузки (режим холостого хода вращающегося 20 трансформатора), получим напряжение навыходе синусной обмотки 9: Од =Ед =б Ма от 25 где Й = - - - частота (скорость) вращебяЙния ротора синхронной машины 1,Выражение (7) получено в соответствиис правилом дифференцирования сложнойфункции,Подставляя в (7) выражение (5), получимпосле преобразований:40Фм09 = 09(с) + 09(к)+ 09,Кмгде Од(с) = Аозп враз)пв р- синфазнаявысокочастотная составляющая; (9)Км Ой09(к)=1 вАосоз в т созе рквадратурная высокочастотная составляющая(10)50Од= Км Йягпп р - низкочастотнаяВсоставл я ющая (11)Синфазная (9) и квадратурная (10) составляющие определяются относительнофазы опорного напряжения.Напряжение Од поступает на сигнальные входы запоминающих элементов 13 и11 (фиг,7 а,Ь,с), на управляющие входы которых подаются короткие импульсы с выходов= А 11 зпв р,"г 24 = К 24017,формирователей импульсов 37 и 38 соответственно, Импульсы формирователя импульсов 38 формируются из опорного напряжения Оо 2 путем дифференцирования сигнала компаратора 35 (фиг,7 б,е,т), При отсутствии импульсов полевой транзистор 42 (фиг.2) заперт положительным напряжением смещения, Открывание транзистора 42 осуществляется коротким импульсом отрицательной полярности (см.фиг,7,1). При этом конденсатор 41 (фиг,2) заряжается до амплитудного значения напряжения 09 которое хранится на конденсаторе 41 в промежутках между импульсами. Напряжение с конденсатора 41 передается операционным усилителем 40, работающим в режиме повторителя, на выход запоминающего элемента 13. Аналогично работает формирователь импульсов 37, на вход которого через инвертор 36 подаются импульсы с компаратора 35, сдвинутые по фазе на 180 (фиг,7, и) относительно импульсов формирователя импульсов 38, Как следует из фиг.7 о и к, значения напряжения на выходах запоминающих элементов 13 и 11 соответственно равныКвадратурная высокочастотная составляющая (10) запоминающими элементами 13 и 11 подавляется, так как их полевые транзисторы открываются в моменты;дмс =и - и2 юс = и, и =1, 2, , когда Зл ф Кметы09(к) = Ас соз сО с х1 ж Таким образом, на выходе запоминающего элемента 13 формируется сигнал сум мы составляющих сигналов с амплитудамиАо Чойи, а на выходе запоминающегоэлемента 11 - сигнал разности тех же составляющих.10 Полученные сигналы поступают наинвертор 19 и сумматоры 21 и 17. Напряжения на выходах сумматоров 21 и 17 равны:021= -013+ 0.11=15 К(Ар+ Чо ь 4) +Таким образом, на выходах сумматоров21 и 17 составляющие сигналы разделяются.Выходной сигнал сумматора 17 подает" ся на вход широтно-импульсного преобразователя 24, выходной сигнал которого представляет собой широтно-модулированный сигнал со скважностью, равной: где К 24 - коэффициент пропорциональности.Среднее значение выходного напряжения переключателя 26, на сигнальный вход которого подано выходное напряжение регулятора 32 032, а на управляющий вход - выходное напряжение широтно-импульсного преобразователя 24, равно 026= 032 24 = 032 К 24017.:= А 28 зпп 1 р,В переходных режимах частота враще ния вентильного двигателя описывается выражением (в преобразованиях Лапласа) И(Р) = Япр(Р)032,(20) 027 = А 27 созп 1 р, (17) 10 где 6/пр(р) -пегде А 27= 2 Км К 25Ао функция ве21)ханическая даточн игател ильного электростоянная времеСредние значения выходных напряжений переключателей 26 и 27, представляю щие собой произведения выходного напряжения регулятора на тригонометрические функции угла поворота ротора, выделяются на фильтрах нижних частот 33 и 34 соответственно и после усиления в усилите лях мощности 4 и 5 поступают на фазные обмотки 2 и 3 синхронной машины 1 в виде фазных напряжений: ни; ле я времекая постоя имах частоентильного ьна выходо напряжельный вход жение сумщий вход - им пул ьсн о 2Аналогичным обрание выходного напряж29: м, ия еднее значе- ереключателя Афде Квд - коэф труктивными машины 1; где Агб= 2 КмК 24 032,Ао Аналогичным образом, напряжение навыходе переключателя 27 равно 5 К 34 К 5032,АоКзз, Кз 4 - коэффициенты перетров нижних частот 33 и 34;К 4, К 5 - коэффициенты усиления усилителей мощности 4 и 5.В соответствии с принципом действия вентильного электродвигателя напряжения 04 и 05 образуют в расточке статора синхронной машины 1 вращающееся магнитное поле, которое создает вращающий момент двигателя, приводящий ротор во вращение с частотой, пропорциональной амплитуде фазных напряжений 04 и 05. Следовательно, установившееся значение частоты вра- щения циент, определяемый конараметрами синхронной Кпр = 2 Км К 24 К 4 КЗЗКВД. Аоатор Лапласа.разом, во всех реж я предлагаемого в ателя пропорционал ению регулятора.значение выходног чателя 28, на сигна ано выходное напря г 1, а на управляю пряжение широтноователя 24 равно: р- оперТаким ота вращениэлектродвиному напряСреднения переклюкоторого поматора 21выходное наго преобраз ч о= - 2 К о йзп гп ркгЙ Выходные напряжения переключате и 29 суммируются на сумматоре 23,(32) Дляэлектродусловия равильнойигателя нео т 1 р+1)(т. р+1 аботы вентильногоодимо выполнение 5 р+ имЕм Т 2 = Тм, тагда:(т 1 р+1 (т,тродви орость ), равн О 9 среднее значение суммы выделяется нафильтре нижних частот 39 в виде напряжения О 39: О 39= (А 28 Йзи т гр++ А 29 2 соз % Р) К 39 = К 39 Й где К 39 = К 28 К 39 = К 29 К 39. Таким образом, выходное напряжение фильтра нижних частот 39 прямо пропорционально частоте вращения ротора синхронной машины 1.Выходное напряжение блока сравнения 31, на первый вход которого подано напряжение уставки скорости Оу от задатчика частоты вращения 30, а на второй вход - напряжение О 39 фильтра нижних частот 39 подается на вход регулятора 32,При использовании ПИ регулятора его передаточная функция имеет вид гдЕ Т 1 и Т 2 - пОСтсянныЕ врЕмвни рЕгулятОрд; Т 1 Т 2; Тогда преобразование Лапласа для напряжения на выходе регулятора 32 равно: О 32(р)= В/К(р) (Оу О 39), (265 Подставляя (26) в (19) с учетом (24), получим. Й = КпрВс(р) (Оу - К 39 3 (27) Разрешая полученное уравнение относительно Й найдем: Кпрак(р)К 39 1, тогда установившаяся гателя, как следует из Таким образом, предлагаемое устройство поддерживает частоту вращения вентильного электродвигателя пропорциональной напряжению уставки частоты вра щения. Оу,Положительный технический эффектот применения предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом заключается в повышении точности стабилизации 10 скорости.Указанный эффект подтверждается следующим расчетом.Предлагаемый вентильный электродвигатель представляет собой замкнутую сис тему регулирования скорости, структурнаясхема которой показана на фиг,8, где:Йу - частота вращения, соответствующая напряженлю Оу уставки частоты вращен ия,20 ЛЙ = Ы - Й - ошибка стабилизациискорости;Л Я - изменение скорости вентильного двигателя без обратной связи по скорости за счет действия внешних 25 возмущающих факторов (изменения момента нагрузки, питающих напряжений, коэффициентов передачи звеньев и т,д.).Как следует из фиг,8, ошибка стабилизации скорости за счет действия внешних воз мущающих факторов равна: где Кро,=И 1 р(р)- коэффициент передачиразомкнутого контура регулирования скорости с передаточной функцией; В то же время устойчивость контура стабилизации скорости определяется видом передаточной функции разомкнутой системы:45 Выбирая настройку, например, на оптмум по модулю, когда частота среза системсоответствует условию:Д й Т 1 ,ЛИ Тм найдем значение коэффициента передачи разомкнутого контура устойчивой систе мы:(41) Так как в ПИ регулятора можно выбрать:(42) Таким образом, в предлагаемом электродвигателе ошибка стабилизации скоро- тости, как следует из (31), равна: Т 1 Т 2=Тм,ЬйЛЯ Ьйь йср Т 1(37) 15 Следовательно, в предлагаемом вентильном электродвигателе достигается гораздо большая точность стабилизации скорости, что обусловлено возможностью применения в нем ПИ регулятора.20 Кроме того, в предлагаемом электроприводе, по сравнению с прототипом, облегчается контроль, настройка и диагностика за счет получения сигнала постоянного тока, пропорционального скоро сти вращения ротора.Кроме того, в предлагаемом электроприводе, по сравнению с прототипом, расширяется динамический диапазон регулирования скорости за счет того, что 30 регулирование производится не изменением напряжения на входнй обмотке возбуждения датчика положения, который имеет ограничен н ый диапазон (нап ример, датчик положения типа ВТ 60 допускает изменение 35 напряжения от 0,1 до 12,6 В),а путем сложения и перемножения напряжений на электронных элементах, при этом датчик положения работает в оптимальном режиме при номинальном напряжении возбужде ния,Кроме того, предлагаемый электродвигатель имеет расширенные функциональные возможности, например, он позволяет получить сигналы, пропорциональные три гонометрическим функциям угла поворотаротора зп О и соз О, необходимые, например, для преобразователя угол - код, в отличие от прототипа, в котором имеются только сигналы, пропорциональные про изведению частоты вращения на тригонометрические функции угла поворота ротора йзп Ои йсоз О.(40) Вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину с синусной и косинусной фазами якорной обмотки, каждая из которых подключена к выходу соотЛЯ 1 шср Тм Вентильный электродвигатель, принятый за прототип, представляет собой аналогичную замкнутую систему регулирования скорости, однако в нем может быть применен только пропорциональный регулятор с передаточной функцией: Это вызвано тем, что в прототипе обратная связь по скорости вводится в виде сигналов переменного тока Йзи гп р и Йсоз п 1 р, а не постоянного тока, как в предлагаемом электродвигателе. Следовательно, использование в прототипе любого регулятора, отличного от пропорционального, приведет к изменению фазы несущей переменного тока, нарушению условий синфазного сравнения сигналов прямых каналов и каналов обратной связи и, как следствие, к неработоспособности вентильного электродвигателя. Таким образом, передаточная функция разомкнутой системы для прототипа имеет вид: При соблюдении тех же условий устойчивости, как и в предлагаемом электродвигателе(34), коэффициент передачи разомкнутойсистемы будет равен: и ошибка стабилизации скорости для прототипа; Таким образом, отношения ошибок стабилизации скорости прототипа и предлагаФормула изобретения