Устройство для управления вентильным электродвигателем

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик пп 972646(22) Заявлено 11. 06. 81 (21) 3300015/24-07с присоединением заявки Мо(51) М. Кл. Н 02 Р 6/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 07.11,82 Л.М. Епифанова, В.Н. Куликов, Ю.П, Л кин и А.Г. Микеров 1,(72) Авторыизобретения(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в следящих системах с вентиль. ными 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.Йаиболее близким к изобретению по технической сущности и назначению является устройство для управления вентильным 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 синх" ронного электродвигателя, выходной вал которого связан с. валом вращающегося трансформатора и валом сельсин-приемника, причем опорный вход5 двухфазного фазочувствительного усилителя-преобразователя соединен свыходом йсточника опорного напряжения (2),Недостатком известного устройства10 является невысокая точность отработки угловогО положения, обусловленнаявлиянием переменных фазовых сдвиговсигналов, на выходных обмотках вращающегося трансформатора, которыйиспользуется в качестве датчика положения ротора вентильного электродвигателя.Целью изобретения является повышение точности отработки угловогоположения путем исключения переменно.20 го фазового сдвига, вносимого вращающимся трансформатором.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для управления вентильным электродвигателем, содержа 25 щее последовательно соединенные сель.син-датчик, сельсин-приемник, модулятор, опорный вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход соединен с обмот 30 кой возбуждения вращающегося транс 972646форматора, синусная и косинусная обмотки которого соединены с двухканальным фазочувствительным усилителемпреобразователем, вал сельсин-приемника меХанически связан с валомвращающегося трансформатора, введен 5блок умножения, а вращающийся трансФорматор снабжен дополнительной обмоткой, которая соединена с первымвходом блока умножения, второй входкоторого соединен с входом модулятора, а выход - с опорным входомдвухканального фазочувствительногоусилителя-преобразователя.При этом блок умножения выполненв виде двух операционных усилителей,выход первого из которых соединен свыходом блока умножения, а инвертирующий и неинвертирующий входы соединены с первым входом блока умножения через два ключа, управляющиевходы которых соединены соответственно с, выходом и входом инвертора, входкоторого соединен с вторым входомблока умножения через второй усилитель.На Фиг 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - схема блока умножения; на фиг3 - диаграммы сигналов, иллюстрирующие работу устройства для управления вентильным электродвигателем,30Устройство для упрйвления. вентильным электродвигателем содержит после.довательно соединенные сельсин-датчик 1 (Фиг,. 1), сельсин-приемник 2,предварительный усилитель 3 постоянного тока, модулятор 4, опорный входкоторого соединен с выходом источника 5 опорного напряжения, а выходсоединен с обмоткой 6 возбуждения вращающегося трансформатора 7, синусная 408 и косинусная 9 обмотки которогосоединены через двухканальный фазочувствительный усилитель-преобразователь 10 с якорной обмоткой 11 двух-фазного синхронного электродвигателя, 45выходной вал 12 которого связан свалом вращающегося трансформатора ивалом сельсин-приемника, блок 13 умножения, выход 14 которого соединенс опорным входом 15 двухканальногоФазочувствительного усилителя-преобразОвателя 10, первый вход 16 которого соединен с дополнительной обмоткой 17 вращающегося трансформатора, а второй вход 18 - с выходомпредварительного усилителя.55Блок 13 умножения содержит первыйоперационный усилитель 19 (фиг. 2),выход которого соединен с выходом 14блока 13 умножения, а инвертирующий20 и неинвертирующий 21 входы соединены с первым входом 16 блока 13 умножения через два ключа 22 и 23, управляющие,входы которых соединены соответственно с выходом и входом инвертора 24, вход Которого соединен со вторым входом 18 блока 13 умножение через второй усилитель 25.Устройство для управления вентильным электродвигателем работает сле" дующим образомСигнал рассогласования, выработанный сельсин-приемником 2 (фиг, 1), усиливается в предварительном усилителе 3, напряжение 04 (фиг. 2) постоянного тока на выходе которого пре. образуется в модуляторе 4 в напряжение 0 переменного тока, поступающее на обмотку 6 возбуждения вращающегося трансформатора 7, При этом фаза ЬФ напряжений 0 и 0 на выходе синусной 8 и косинусной 9 обмоток вращающегося трансформатора одинакова с Фазой напряжения 0 на выходе дополнительной обмотки 17 или сдвинута относительно Фазы напряжения 0 на 180 . Это соотношение фаз остаоется неизменным при изменении температуры окружающей среды, величины и частоты напряжения 0 в.Для нормальной работы усилителя- преобразователя 10 необходимо, чтобы фазы.напряжения 0 э и 0 на его входах были одинаковы с фазой опорного напряжения или отличались от нее на180На фиг3 показан случай, когда в течение времени Сонапряжение 0 положительно, а с момента временименяет свой знак (Фиг. 3 а),На. пряжение 0 оп (фиг. 3) с выхода блока 13 умножения (равное произведению постоянного напряжения 0 и переменного напряжения 0 с дополнительной обмотки 17) имеет такой же сдвиг фаз, как и напряжение 09.(фиг, 30), а знак - равный произведению знаков 08 и 0 . В связи с.тем, что сдвиг фазы в любой вторичной обмотке вращающегося трансформатора по величине один и тот же, сдвиг Фазы напряжения.0 по величине всегда равен сдвигу Фазы напряжения 0 э и 0 (фиг.З е, й) . Следовательно, сдвиг Фаз опорного напряжения 0 п всегда равен по величине сдвигу фаз напряжений несущей частоты 09 и 0 с на входах усилителя-преобразователя 10. Аналогичным образом работает блок 13 умножения при изменении знака напряжения 0, (при 7 у). При этом фаза опорного напряжения 0 о (фиг. 3 е) не изменяется, так как одновременно меняются знаки сомножителей 0 и 0 (Фиг.З а,й).Таким образом, знак фазы опорного напряжения 0 .остается неизменным при изменении полярности напряжения 0, При этом любые изменения величины фазы .ЬФ одинаковы для напряжения 0, Ос и 0 и, а относительно друг друга сдвиг фаз этих напряжений остаетсяо неизменным или отличается на 180Работа блока 13 умножения происходит следующим образом, Если принять972646 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 О на входе 18 открыт ключ 23 и напряжение 0 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 ц При изменении знака напряжения 0 открывае ся ключ 22 и напряжение П на первом входе 16 поступает уже на инвертирующий вход 20 усилителя и знак опорного напряжения также изменяется, Таким образом, знак опорного напряжения 0 н на выходе 14 блока 13 умнооижения всегда равен произведению знаков напряжений 0 и 0, на его .входах 16 и 18.Таким образом, в устройство для управления вентилзным электродвигателем исключается влияние сдвига фаз выходных напряжений вращающегося трансформатора, что повышает точность отработки углового положения вентильным электродвигателем. формула изобретения Источники информации,принятые во внимание при экспертизе35 1. Патент США Р 4135120,кл. 318-138, 16.01,79.2. Азов А.К., Веселов В.А. и др.Электронные устройства следящих систем. Л фСудостроение, 1978,10. с. 156-157. 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 воэбуждения вращающегося трансформатора,синусная и косинусная обмотка которого соединены с двухканальным фазочувствительным усилителем-преобразователем, вал сельсин-приемника ме 5 ханически связан с валом вращающегося трансформатора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышенияточности отработки углового положенияпутемисключения переменного фазово 10 го сдвига, вносимого вращающимсятрансформатором, в него введен блокумножения, а вращающийся трансформатор снабжен дополнительной обмоткой,которая соединена с первым входом15 блока умножения, второй вход которого соединен с входом модулятора, авыход - с опорным входом двухканального фазочувствительного усилителяпреобразователя.2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я 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 входомблока умножения через два ключа, управляющие входы которых соединены соответственно с выходом и входом инвертора, вход Которого соединен с"0 вторым входом блока умножения черезвторой. усилитель,972646 ал Составитель МТехред Т.фан о ректор В Прохненк Редактор Л, ЛукаЗаказ 8533 48 Н/ Тираж 721 ПодписноеВ ИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, москва, Ж, Раушская ваб., д. 4/5илиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4