Составные части электропривода с фазовой синхронизацией

 

Рассмотрим подробнее составные части структурной схемы, приведенной на рисунке 1.1.

Логическое устройство сравнения.

Работа ЛУС [1] (рисунок 1.2 а) основа на логической обработке порядка следования во времени импульсов двух входных сигналов: опорного с частотой f_оп и контролируемого с частотой f_ос. Выходной сигнал ЛУС γ в линейном режиме работы электропривода (f_оп ≈ f_ос) представляет собой последовательность импульсов с периодом следования Т_оп и длительностью τ, равной временному интервалу между импульсами частот f_оп и f_ос (рисунок 1.2 б, где ). В этом случае среднее значение сигнала γ пропорционально фазовому рассогласованию ∆ φ частот f_оп и f_ос.

Под фазовым рассогласованием ∆ φ подразумевается величина, пропорциональная отношению . Значение фазового рассогласования  в зависимости от τ может изменяться от 0 до 2π. При анализе процессов в электроприводе с фазовой синхронизацией обычно используется нормированная величина фазового рассогласования , которая при изменении τ от 0 до Т_оп увеличивается от минус  до .

 

Рисунок 1.2 – Структурная схема и временные диаграммы ЛУС

 

При наличии частотного рассогласования  сравниваемых сигналов f_оп и f_ос (режимы насыщения ЛУС) выходной сигнал логического устройства сравнения γ представляет собой постоянный уровень напряжения ( при разгоне и  при торможении электродвигателя). В результате в режиме фазового сравнения электропривода , а в режимах разгона и торможения электропривода  и  соответственно.

В качестве логического устройства сравнения обычно используется импульсный частотно-фазовый дискриминатор (ИЧФД) [2], однако ЛУС может включать в себя дополнительные устройства (например, дополнительные частотные дискриминаторы, дополнительные генераторы импульсов или схемы предварительного преобразования входных импульсных частотных сигналов f_оп и f_ос) и реализовать дополнительные функции [1].

Импульсный частотно-фазовый дискриминатор является основой для реализации ЛУС и может быть построен с использованием различных алгоритмов работы, которые различаются критериями равенства сравниваемых частот и функциональными возможностями ИЧФД [5].

Корректирующее устройство.

Корректирующее устройство [1] (рисунок 1.3) выполняется в виде последовательно соединенных демодулятора (ДМ) сигнала γ с выхода ЛУС и блока коррекции (БК), обеспечивающего устойчивость привода в заданном диапазоне рабочих частот вращения.

 

Рисунок 1.3 - Структурная схема корректирующего устройства.

 

Высокие точностные и массогабаритные показатели электропривода определяют ряд требований к реализации узлов корректирующего устройства:

1) работоспособность в широком диапазоне частот вращения,

2) высокая точность преобразования сигнала γ (при минимальной инерционности) и формирования корректирующих сигналов.

Импульсный датчик частоты.

В настоящее время налажено серийное производство фотоэлектрических ИДЧ с числом меток на оборот, достигающим 6000 - 16000 [12]. Высокая разрешающая способность ИДЧ при относительно простой технологии их изготовления позволяет в общем случае обеспечить устойчивость дискретно-фазового электропривода в широком диапазоне регулирования частоты вращения.

Основным измерительным звеном растровых датчиков угла, определяющим их точность, является растровый преобразователь перемещения, состоящих из двух круговых периодических шкал - растров.

Фотоэлектрический преобразователь с компенсацией оборотной погрешности от эксцентриситета представлен на рисунке 1.4 где К - компаратор, ФИ - формирователь импульсов. На подвижном и неподвижном модуляторах датчика дополнительно к радиальной наносится кольцевая растровая решетка с дополнительной фото-парой.

Радиальные растры служат для модуляции светового потока основного источника света при вращении вала датчика, и при одинаковых шагах растров и светосиле.

Кольцевые растры служат для модуляции светового потока дополнительной фото-пары, на входе которой формируется компенсирующий сигнал U₂ [12].

 

Рисунок 1.4 - Конструкция фотоэлектрического ИДЧ

Бесконтактный двигатель постоянного тока.

Принцип действия БДПТ сходен с принципом действия синхронного двигателя переменного тока [6].

Для уяснения особенностей, лежащих в основе процессов, обуславливающих создание знакопостоянного электромагнитного момента бесконтактного двигателя при любом положении его ротора, рассмотрим схему (рисунок 1.5).

 

Рисунок 1.5 - Схема бесконтактного двигателя постоянного тока

 

Здесь якорная обмотка 1 неподвижна и расположена на статоре двигателя. Система коллекторных пластин и щеток в бесконтактном двигателе заменяется системой полупроводниковых ключей 2 (на схеме транзисторы Т₁-Т₅, Т₁'-Т₅'), управляемых чувствительными элементами 3 (Э₁-Э₅) в зависимости от положения ротора 5. Ключи 2 и чувствительные элементы 3 расположены неподвижно. Ротор бесконтактного двигателя имеет два сектора 6, образующих управляющий элемент датчика положения. Каждый из секторов в рассматриваемом случае имеет разноименнополюсную намагниченность (левый сектор имеет полярность N, а правый - S). При этом любой из чувствительных элементов Э в зависимости от полярности сектора 6, с которым он взаимодействует, выдает сигнал того или иного знака (на таком принципе работают, например, датчики Холла). Знак сигнала чувствительного элемента определяет срабатывание одного из пары ключей Т-Т', подсоединенных к шинам 4 источника питания. В частности, на рисунке 2, изображен момент, когда сектор N взаимодействует с чувствительным элементом Э₅, а сектор S - с чувствительным элементом Э₃. В этом положении сигнал чувствительного элемента Э₅ отпирают ключ Т₅, а сигнал чувствительного элемента Э₃ отпирает ключ Т₃'. Таким образом, выводы обмотки А и В оказываются подключенными через ключи Т₅ и Т₃' соответственно к положительной и отрицательной шине источника питания. Под действием поля, создаваемого обмоткой якоря ротор поворачивается, ключи Т₅ и Т₃' закрываются, так как на их датчики уже не действует поле секторов, и открывается следующая пара ключей. Таким образом, создается вращающееся магнитное поле, увлекающее за собой ротор двигателя

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: