Устройство для моделирования -фазного вентильного двигателя постоянного тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЩИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК С 7 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 57659/24-24.05.87 Бюл.В,Тиманов, Нстантинов, Вомогаев1.333(088,8)наевский С,Я, и дрэлементов электротем. - Х.: Энергия У 19 .И.Дубс .А.Румя Моделиханиче1971,овани ких сис с. 171.Авто У 10356 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯт)-ФАЗНОГО ВЕНТИЛЬТоЯННОГО ТОКА ОДЕЛИРОВАНИЯО ДВИГАТЕЛЯ ПО усилителей мо дающего резистора ности, блок регис вращения и блок и рации направлениялинейности, Уствоспроизводить пусившийся режим и оиство позволяе вигателя, устан 57) Иовой обретение относится к анало числительной технике и мож(21) 39 (22) 23 (46) 23 (72) А. В.Д.Кон и Г.В.П (53) 68 (56) Ду ское свидетельство СССР8, кл. С 06 С 7/48, 1980. найти применение при разработке иисследовании вентильных двигателей постоянного тока и приводов наего основе. Цель изобретения - расширение функциональных возможностейза счет возможности совместной работы с реальной схемой управления иповышение точности. Для этого в устройство введены блок формирования сигналов датчика положения ротора, силовой блок, содержащий ш цепей имитации обмоток, каждая из которых состоит из последовательно соединенныхдатчика тока, индуктивности и токозаеверс. 1 з.п. ф-лы, 4 ил20 Устройства дляОде."П 1 равацц 11 п 1-Фаэцого вентцльцаго двигателя постолццага тока содержит истагццк 1 питания, цнтеграсумматор 2, имеющий группу Входов 3, первй Вход 4 ц второй вход 5, блок 6 Формирования уг 11 а поОвата ротора, цою 1 ц." пария) Вход 7, второй Вход 8 ц трет 1 й вход 9, блок 10 Формирования Фаэцых функций распределе 1 гця патакасцецлений, блок 11 Формиравпццл момента нагрузки, блок 12 це;ццеПаст и, блок 13 регистрации направления вращения, блок 14 форВ 1 равацця сцгцалов датчика положения ротора, сплавай блок 15, датчик 16 -. Ока, 1 хад 17 цепи имитации абмото 1;, усилитель 18 мощности, блок 19 Формирования фаэных ЭДС Вращения, цмеощцй первую группу входов 20 ц Вторуо группу 1 хадае 1, 1 Ок 22 фар(р 1ццл ных моментов вращения, имеющий пер ую груу входоВ 23Вт;гру - пу входов 24, выходы 25 блока фарцровацця сигналов датц.".В ц а,. П 1,30 35 40 45 Блок 6 фармиравагц 1 л угла па 1 срата ротора содержит клочевой элемецг 26, Формирователь 27 импульсов, каммутагар 28, преобразователь 29 1 апрл жение - частота, и г-разрядных счетчиков 30, имеощих вход 31 разрешения записи, входы 32 разрядов, счетный вход 33 и вход 34 "Сложение-вычитание, п 1 цифроаналоговых преобразователей 35, Блок 14 Формирования сигналов датчика положения ротора содержит ш компараторов 36 ц опорные источники 37 питания. 1 13126Пзобрегецце отцас 1 О к аца.1 о Овайвычислительной технике и мажет найтиприменение при разработке и исследовании вецтильных двигателей настоянного така (ВДПТ) и приеадаез ца цх ас"нове,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей эа счет возможности совместной работы с реальнойсхемой управления и повышение точности,На Фиг1 представлена структурнаясхема устройства для моделированияш-фаэного вентильного двигателя постоянного тока; на фиг.2 - схема блока Формирования угла поворота ротора, ца Фцг.3 - блок Формирования сигналов датчика положения ротора; ца1 гц 1.4 - ирееные диаграммы.индуктивность и активное сопротивление .1-й фазы двигателя", ток и ЭДС вращения 3-й фазы двигателя, напряжение на )-й Фазе двигателя, момент инерции ротора и нагрузки;М - электромагнитный момент, создаваемый 3-й Фазой;И (О),М(оЭ) - момент, обусловленныйнесцмметрией воздушного зазора, и момент, зависящий от частоты вращения ротора двигателя о)111 (Е ) - патакосцеплецие фазыс полем ротора,В данной модели це учтено насыщение цепи двигателя и взаимоиндуктивность Фаз. Устройство работает следующим образом.При подаче питания ца схемы устройства (Фиг,1 и 2) и включении ключевого элемента 26 схемы эапитываются, а счетчики после появления навходе 31 разрешающего сигнала с формирователя 27 импульса устанавливаются в исходное состояние путем подачина входы 32 разрядов кодов с коммутатора 28, соответствующих начальнымугловым положениям ротора относительна фаз обмоток якоря и угловому сдвигу между ЭДС вращения фаз обмоток.На выходе цифроаналоговых преобразователей 35 появляются напряжения, соответствующие угловой координате ротора с фазовым сдвигом при модели3 131262ровании симметрично расположенныхобмоток якоря двигателя, равным 0 4преобразований сигналов, соответствующих частоте вращения д и углуповорота ротора 6 , блоками 11 и 12.рПри этом на выходе интегросумматора появляется сигнал, определяемый фор- мулой где с КК К При появлении сигнала ьд в аналоговойформе он поступает на вход 7 блока 6 формирования угла поворота ротора и преобразуется в систему импульсов с частотой, пропорциональной частоте вращения о) . Полученные импульсы поступают на счетные входы счетчиков 30, циклические сигналы с которьх с помощью цифроаналоговых преобразователей 35 преобразуются в периодические сигналы треугольной фор. мы, соответствующие углу поворота ротора относительно каждой Фазы обмотки, При вращении ротора в обратном направлении сигнал с блока 13 регистрации направления вращения через вход 8 блока 6 поступает на входы 34 сложения (вычитания) счетчиков 30, при этом счетчики реверсируются и на выходах цифроаналоговых преобразователей 35 появляются сигналы, соответствующие обратной развертке угловой координаты положения ротора О , При этом моделируется обратное вращение ротора вентильного двигателя постоянного тока,45 т(211 - ). Эти сигналы поступают 5 на входы блока 10 формирования фазных функций распределения потокосцеплений, который может быть выполнен в виде блоков нелинейности, Сигнал с этих блоков поступает на входы 21 10 блока формирования ЭДС вращения, выполненного, например, в виде блоков перемножения, умножается на величину сигнала сд(вход 20), соответствующую угловой частоте вращения ротора. 15 Таким образом, на выходах блока 19 появляются сигналы моделирующие ЭДС вращения вентильного двигателя, В начальный момент времени ЭДС равны нулю, так как о)= О, Сигналы, моделирующие ЭДС, усиливаются усилителями 18 мощности и запитывают силовой блок со стороны датчика 16 тока (фиг.1), при этом выводы 17 цепей имитации обмоток подключены к преобразователю 25 частоты схемы управления вентильным двигателем (не показано) и к ним подведены потенциалы, соответствующие сочетанию открытых ключей преобразователя частоты, которые управляются 30 сигналами от блока 14 формирования сигналов с датчика положения ротора (выход 25), При этом по цепи имитации протекает ток, который после преобразования с помощью датчика 16 тока поступает на вход 24 блока 22 формирования Фазных моментов вращения представляющего собой набор щ блоков перемножения, на другие входы 23 которого поданы сигналы, соответ ствующие потокосцеплениям Фаз обмоток. Таким образом, блок 22 вычисляет Жадные моменты по формулевремя,- коэффициенты, определяемые передаточными коэффициентами интегросумматора по соответствующим входам 5,4;3.где С; - Ч(6) -коэффициент перемножителя,ток 3-й фазы обмотки,потокосцепление 1-й Фазыобмотки. Далее эти моменты, поступая на входы 3 интегросумматора 2, суммируются с величинами соответствующими моменту нагрузки, зависящему от..частоты вращения М (о (вход 5),ни моменту нагрузки, зависящему от положения ротора М(Ор) (вход 4), которые получаются путем нелинейных Формула изобретения 1. Устройство для моделирования ш-Фазного вентильного двигателя постоянного тока, содержащее блок формирования фазных моментов вращения, блок формирования фазных ЭДС.вращения, блок формирования угла поворота РотоРа, блок формирования Фаэных функций распределения потокосцеплений, источник питания, интегросум" матор, блок формирования момента нагрузки, причем в выходов блока форми 5 13126 рования фазных моментов вращения соединены с группой входов интегросумматора, выход которого соединен с первым информационным входом блока формирования угла поворота ротора, с первой группой входов блока формирования фазных ЗДС вращения ивходом блока формирования момента нагрузки, выход которого соединен с первым входом интегросумматора, и 10 выходов блока формирования угла поворота ротора соединены с соответствующими входами блока формированияфазных функций распределения потокосцеплений, выходы которого соединены 15 с второй группой входов блока формирования фазных ЭДС вращения и ссоответствующими входами перой группы блока формирования с 11 азных моментов вращения, о т л и ч а ю щ е е с я 20 тем, что, с целью расширешя функциональных возможностей за счет озможности совместной работы с Реальной схемой управления и поэы 111 еИяточности, в него введены блок формирования сигналов датчика паложени 1ротора, силовой блок, содержащий ицепей имитации обмоток, каждая изкоторьх состоит из последовательносоединенных датчика тока, иДустивности и токозадающего резистора,усилителей мощности, блок Рсгис трациинаправления вращения и блок не.и 11 е 1 ности, блок формирования сигналов датчика положения ротора содержит ш 35компараторов уровня, первые ходыкоторых соединены соответст; еноВыходями Опорных источников питсн 11 Нвторые входы ш компараторо соединеныс соответствующими Входами б.ок: 11 Оо МИРОВаНИя СИГНаЛОВ датЧИКа С 1 О:1 Оже 1 И,.ротора, входы ш компараторо эя.ются выходами устройства, выхоц блока формирования угла поворот; эоссэра подключен к входам блок; рс;ри 1 рсвания сигналов датчика положения ротора и с ВхОдОм блока нел 11 пс и 11 О" ти,вьход которого соединен с вторым кодо интегросумматора, выход с оторсгс20 6 подключен к входу блока регистрации направления вращения, выход которого соединен с вторым информационным входом блока формирования угла поворота ротора, вход питания которого подключен к выходу источника питания, выходы блока формирования фазных ЭДС вращения соединены с входами соответствующих ш усилителей мощности, выхоы которых подключены к входам датчиков тока соответствующих цепей имитации обмоток силового блока, выводы токозадающих резисторов которого являются выходами устройства, выходы датчисов тока силового блока сое- динены с соответствующими входами второй группы блока формирования фаз ных моментов вращения,2, Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок формирования угла поворога ротора содержит преобразователь напряжение-частота, ш И-разряд 1 ых счетчиков, и цифроаналоговых преобразователей, формирователь импульсов, коммутатор, ключевой элемент, вход которого яляется входом питания блока формирования угла поворота ротора, выход клочевого :элемента соедипс с хсдом формирователя импульсов, выход которого сое. диен с входом со 1 Ута 1 Ора и 1 эходами разрешения .=аписы и И-разрядных счетчиков, выходы коммутатора соединены с соответству 1 ощими входзми разрядов ш И-разрядных счетчиков, вход прс.образователя Напряжение-частота является первым информационным входом блока формирования угла поворота ротора и соединен со сетными ходами ш И-разряд 1 ых счетчиков, второй 1 нфоэмац 1 О 11. Вход блока форми- РОВЯНИЯ Угла ГОВОРОГа РОТОРЯ СоеДИНЕНш входами Г;О:сс"11-. Ычитание" ,11 .-раряд 1 ЫХ1 о о ь с)ВЫХОДЫ КО ОР 1 Х С ОЕД 1 Е 1 Ы С с)О 1 11 ЕТС 1 ВУОЩИМИ .Ходами соответствующих цифроанялои р е О б р ".с 1 аг е,11 е й ;эых являются ьг 1 одами блока формиро- :,ания угла посРога ротора,Чевни 673 акаэ 19 ого с ении и о Ж, Ра д. 4/5 Проиэводстценно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектна 4 ых 35игь зЫ 0 Тир ВНИИПИ Госуда по делам изоб 113035, Москв Подписомитета СССРкрьтийшская об