RU2658678C1 - Contact-free dc drive - Google Patents
Contact-free dc drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2658678C1 RU2658678C1 RU2017118286A RU2017118286A RU2658678C1 RU 2658678 C1 RU2658678 C1 RU 2658678C1 RU 2017118286 A RU2017118286 A RU 2017118286A RU 2017118286 A RU2017118286 A RU 2017118286A RU 2658678 C1 RU2658678 C1 RU 2658678C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- adder
- code
- module
- Prior art date
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 13
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 4
- 244000309464 bull Species 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 241000238876 Acari Species 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/15—Controlling commutation time
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
- H02P6/17—Circuit arrangements for detecting position and for generating speed information
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/30—Arrangements for controlling the direction of rotation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в исполнительных системах различных механизмов на базе бесконтактных электродвигателей постоянного тока.The invention relates to electrical engineering and can be used in actuating systems of various mechanisms based on non-contact direct current electric motors.
Известна система управления бесконтактного двигателя постоянного тока [патент РФ №2098917, кл. Н02Р 6/10, 10.12.97, бюл. №34. ЗАО «КИМ». В.Г. Константинов, В.А. Прядкин. Цифровая система управления вентильным двигателем], содержащая двигатель, инвертор, датчик положения ротора с цифровым преобразователем сигнала и микро-ЭВМ, реализующую алгоритмы управления при трогании двигателя, разгоне, торможении и в стационарном режиме. Недостатком системы управления является то, что данная система не может реализовать широкий диапазон регулирования скорости двигателя и качество движения на малых скоростях из-за низкой информативности сигнала обратной связи по положению, определяемой наличием 3-х выходов датчика положения ротора.Known control system of a contactless DC motor [RF patent No. 2098917, class.
Известен электропривод [авторское свидетельство СССР №1829101, кл. Н02Р 5/00, 23.07.93, бюл. №27. Ю.Е. Залетный, В.В. Мартынов, К.Г. Камалендинов, С.Н. Соловьев. Вентильный электропривод], содержащий электродвигатель с датчиком положения ротора, преобразователь код-ШИМ, коммутатор, датчик положения исполнительного механизма, а также функциональные элементы, реализованные с использованием программного вычислителя: устройство определения ошибки по положению, устройство определения направления вращения, устройство определения рассогласования по скорости и устройство определения скорости двигателя с цифровым выходом.The electric drive is known [USSR copyright certificate No. 1829101, class.
Недостатком электропривода является то, что он не позволяет отрабатывать заданные перемещения с высокой плавностью движения, т.к. система коммутации обмоток двигателя осуществляется по сигналам всего лишь трех элементов датчика положения ротора, что приводит к пульсациям движущего момента и, как следствие, к неравномерному вращению на малых скоростях. Кроме этого, практическая реализация преобразователя код-ШИМ накладывает ограничение на величину минимального приращения ШИМ-сигнала, связанного с дискретностью кода и частотой ШИМа. Ограниченная величина минимального приращения ШИМ-сигнала не позволяет формировать малые приращения управляющих воздействий, необходимых для регулирования двигателя при движении на малых скоростях.The disadvantage of the electric drive is that it does not allow to work out the given movements with high smoothness of movement, because the switching system of the motor windings is carried out according to the signals of only three elements of the rotor position sensor, which leads to pulsations of the driving moment and, as a result, to uneven rotation at low speeds. In addition, the practical implementation of the code-PWM converter imposes a limitation on the value of the minimum increment of the PWM signal associated with the discreteness of the code and the frequency of the PWM. The limited value of the minimum increment of the PWM signal does not allow the formation of small increments of the control actions necessary to regulate the engine when driving at low speeds.
Наиболее близким к изобретению является бесконтактный электропривод постоянного тока [патент РФ №2331963, кл. Н02Р 6/10, Н02Р 6/16, Н02Р 6/22, 20.08.08, бюл. №23. А.С. Гончаров, Э.Г. Кузнецов, С.М. Миронов, В.В. Романов. Бесконтактный электропривод постоянного тока], содержащий электродвигатель, коммутатор, преобразователь «код-ШИМ», устройство формирования цифрового сигнала скорости, устройство формирования направления вращения, датчик положения, преобразователь сигнала обратной связи по положению в код, устройство определения ошибки по положению, устройство определения рассогласования по скорости, сумматор, счетчик тактов, последовательно соединенные устройство выделения модуля и устройство формирования кода управления на каждом такте, причем первый вход устройства определения ошибки по положению служит для подключения внешнего устройства задания входного кода, второй вход устройства определения ошибки по положению подключен к выходу преобразователя сигнала обратной связи по положению в код, выход устройства формирования цифрового сигнала скорости подключен ко второму входу устройства определения рассогласования по скорости, датчик положения установлен на валу электродвигателя, выход датчика положения подключен к входу преобразователя сигнала обратной связи по положению в код, выход которого подключен к первому входу сумматора и входу устройства формирования цифрового сигнала скорости, выход которого подключен к второму входу сумматора, выход устройства определения рассогласования по скорости подключен к входам устройства выделения модуля и устройства формирования направления вращения, выход счетчика тактов подключен ко второму входу устройства формирования кода управления на каждом такте, выход которого подключен к входу преобразователя «код-ШИМ», коммутатор содержит последовательно соединенные устройство деления на постоянный коэффициент, устройство определения номера зоны коммутации на каждом такте, дешифратор, логическое устройство и инвертор, выходы которого подключены к фазным обмоткам электродвигателя, причем выход сумматора подключен к входу устройства деления на постоянный коэффициент, выход устройства формирования направления вращения подключен ко второму входу устройства определения номера зоны коммутации на каждом такте, выход счетчика тактов подключен к третьему входу устройства определения номера зоны коммутации на каждом такте, а выход преобразователя «код-ШИМ» подключен к входу управления логического устройства, которое подключает сигналы управления к ключам инвертора на время действия импульса ШИМ и переводит инвертор в режим динамического торможения на время паузы.Closest to the invention is a non-contact direct current electric drive [RF patent No. 2331963, class.
При подаче на первый вход устройства определения ошибки по положению линейно-измеряющего сигнала задания положения, электропривод в установившемся режиме будет двигаться со скоростью, определяемой темпом изменения сигнала задания.When applying to the first input of the error determination device by the position of the linear measuring signal of the position reference, the drive in steady state will move at a speed determined by the rate of change of the reference signal.
Недостатком электропривода является то, что он не обладает достаточной жесткостью по углу при воздействии момента нагрузки при движении на малых скоростях; при этом ошибка по угловому положению при воздействии момента нагрузки растет. Это обусловлено режимом прерывистых токов, возникающим при отработке малых скоростей, когда управляющие импульсы ШИМ в ключах инвертора достаточно узкие и за время паузы, в которой осуществляется динамическое торможение, ток падает до нулевого значения, при этом жесткость механической характеристики электродвигателя уменьшается. Кроме того, при движении на малых скоростях ухудшаются динамические характеристики электропривода вследствие изменения параметров системы регулирования в режиме прерывистых токов.The disadvantage of the electric drive is that it does not have sufficient angular rigidity when exposed to a load moment when driving at low speeds; while the error in the angular position under the influence of the load moment increases. This is due to the regime of intermittent currents that occurs when testing low speeds, when the PWM control pulses in the inverter keys are quite narrow and during the pause in which dynamic braking is performed, the current drops to zero, while the stiffness of the mechanical characteristics of the electric motor decreases. In addition, when driving at low speeds, the dynamic characteristics of the electric drive deteriorate due to changes in the parameters of the control system in intermittent current mode.
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является увеличение жесткости электропривода по углу при воздействии момента нагрузки (уменьшение ошибки по угловому положению вала) и улучшение динамических характеристик при движении на малых скоростях.The technical result to which the invention is directed is to increase the stiffness of the electric drive in angle when exposed to a load moment (to reduce errors in the angular position of the shaft) and to improve the dynamic characteristics when driving at low speeds.
Технических результат достигается тем, что в бесконтактный электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, коммутатор, преобразователь «код-ШИМ», устройство формирования цифрового сигнала скорости, устройство формирования направления вращения, датчик положения, преобразователь сигнала обратной связи по положению в код, устройство определения ошибки по положению и устройство определения рассогласования по скорости, первый сумматор, счетчик тактов, последовательно соединенные первое устройство выделения модуля и устройство формирования кода управления на каждом такте, причем первый вход устройства определения ошибки по положению служит для подключения внешнего устройства задания входного кода, второй вход устройства определения ошибки по положению подключен к выходу преобразователя сигнала обратной связи по положению в код, выход устройства формирования цифрового сигнала скорости подключен ко второму входу устройства определения рассогласования по скорости, датчик положения установлен на валу электродвигателя, выход датчика положения подключен к входу преобразователя сигнала обратной связи по положению в код, выход которого подключен к первому входу первого сумматора и входу устройства формирования цифрового сигнала скорости, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, выход устройства определения рассогласования по скорости подключен к входам первого устройства выделения модуля и устройства формирования направления вращения, выход счетчика тактов подключен ко второму входу устройства формирования кода управления на каждом такте, выход которого подключен к входу преобразователя «код-ШИМ», коммутатор содержит последовательно соединенные устройство деления на постоянный коэффициент, устройство определения номера зоны коммутации на каждом такте, дешифратор, первое логическое устройство и инвертор, выходы которого подключены к фазным обмоткам электродвигателя, причем выход первого сумматора подключен к входу устройства деления на постоянный коэффициент, выход устройства формирования направления вращения подключен ко второму входу устройства определения номера зоны коммутации на каждом такте, выход счетчика тактов подключен к третьему входу устройства определения номера зоны коммутации на каждом такте, а выход преобразователя «код-ШИМ» подключен к входу управления первого логического устройства, которое подключает сигналы управления к ключам инвертора на время действия импульса ШИМ и переводит инвертор в режим динамического торможения на время паузы, дополнительно введены последовательно соединенные релейный элемент и второй сумматор, последовательно соединенные второе устройство выделения модуля, устройство умножения и третий сумматор, последовательно соединенные третье устройство выделения модуля и второе логическое устройство, выход устройства определения ошибки по положению соединен со входами релейного элемента, второго и третьего устройств выделения модулей, со вторыми входами второго и третьего сумматоров, и вторым входом устройства умножения, выходы второго и третьего сумматоров соединены соответственно с первым и вторым входами второго логического устройства, которое подключает сигналы с выходов второго или третьего сумматоров к первому входу устройства определения рассогласования по скорости, соответственно, при больших и малых сигналах на выходе третьего устройства выделения модуля.The technical result is achieved by the fact that in a non-contact direct current electric drive containing an electric motor, a switch, a code-PWM converter, a digital speed signal generating device, a rotation direction generating device, a position sensor, a position feedback signal converter, a error detection device in position and a device for determining the mismatch in speed, the first adder, a clock counter, connected in series to the first device selection module and device the formation of a control code at each cycle, the first input of the position error detection device used to connect an external input code setting device, the second input of the position error detection device connected to the output of the position feedback signal converter, the output of the digital speed signal generation device connected to the second input of the device for determining the mismatch in speed, the position sensor is mounted on the motor shaft, the output of the position sensor is connected to the input of the feedback signal converter according to the position in the code, the output of which is connected to the first input of the first adder and the input of the digital speed signal generating device, the output of which is connected to the second input of the first adder, the output of the speed mismatch determination device is connected to the inputs of the first module isolation device and devices for generating the direction of rotation, the output of the clock counter is connected to the second input of the device for generating the control code at each clock cycle, the output of which is connected n to the input of the code-PWM converter, the switch contains a dividing device by a constant coefficient in series, a device for determining the number of the switching zone at each clock cycle, a decoder, the first logical device and an inverter, the outputs of which are connected to the phase windings of the electric motor, and the output of the first adder is connected to the input of the dividing device by a constant coefficient, the output of the device for forming the direction of rotation is connected to the second input of the device for determining the number of the switching zone for each the home of the clock, the output of the clock counter is connected to the third input of the device for determining the number of the switching zone at each clock, and the output of the code-PWM converter is connected to the control input of the first logic device, which connects the control signals to the inverter keys for the duration of the PWM pulse and transfers the inverter in the dynamic braking mode for a pause period, an additional series-connected relay element and a second adder, series-connected a second module isolation device, a device are additionally introduced multiplication and a third adder, connected in series with the third module isolation device and the second logical device, the output of the position error determination device is connected to the inputs of the relay element, the second and third module isolation devices, with the second inputs of the second and third adders, and the second input of the multiplication device, outputs the second and third adders are connected respectively to the first and second inputs of the second logic device, which connects the signals from the outputs of the second or third adder in to the first input of the device for determining the mismatch in speed, respectively, with large and small signals at the output of the third device selection module.
Работа устройства поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема электропривода; на фиг. 2 - фиг. 4 - блок-схемы алгоритмов работы функциональных элементов электропривода, на фиг. 5 - вид характеристики, формируемой дополнительно введенными функциональными элементами.The operation of the device is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a diagram of an electric drive; in FIG. 2 - FIG. 4 is a block diagram of the algorithms of operation of the functional elements of the electric drive, in FIG. 5 is a view of a characteristic formed by additionally introduced functional elements.
Бесконтактный электропривод постоянного тока (фиг. 1) содержит электродвигатель 1, коммутатор 2, преобразователь 3 «код-ШИМ», устройство 4 формирования цифрового сигнала скорости, устройство 5 формирования направления вращения, датчик 6 положения, преобразователь 7 сигнала обратной связи по положению в код, устройство 8 определения ошибки по положению, устройство 9 определения рассогласования по скорости, первый сумматор 10, счетчик 11 тактов, первое устройство 12 выделения модуля, устройство 13 формирования кода управления на каждом такте, устройство 14 деления на постоянный коэффициент, устройство 15 определения номера зоны коммутации на каждом такте, дешифратор 16, первое логическое устройство 17, инвертор 18, релейный элемент 19, второй сумматор 20, второе устройство 21 выделения модуля, устройство 22 умножения, третий сумматор 23, третье устройство 24 выделения модуля и второе логическое устройство 25.The non-contacting direct current electric drive (Fig. 1) contains an
Функциональные элементы 3-5, 8-17, 19-25 реализованы с использованием микроконтроллера.Functional elements 3-5, 8-17, 19-25 are implemented using a microcontroller.
Функциональные элементы 19-25 образуют преобразователь 26 сигнала.Functional elements 19-25 form a
Электропривод работает следующим образом.The electric drive operates as follows.
На первый вход устройства 8 определения ошибки по положению (фиг. 1) подается текущий код заданного положения, а на второй вход - код, несущий информацию об угловом положении ротора электродвигателя 1, полученный с помощью датчика 6 положения и преобразователя 7 сигнала обратной связи по положению в код. В результате на выходе устройства 8 определения ошибки по положению образуется сигнал разности указанных кодов, который подается через преобразователь 26 сигнала на первый вход устройства 9 определения рассогласования по скорости. Устройство 4 формирования цифрового сигнала скорости вырабатывает сигнал производной по угловому положению вала электродвигателя 1, который подается на второй вход устройства 9, где с определенным коэффициентом вычитается из сигнала ошибки по положению, в результате чего на выходе устройства 9 формируется управляющий сигнал. На выходе устройства 12 формируется модуль управляющего сигнала, а на выходе устройства 5 - знак управляющего сигнала (сигнал, задающий направление вращения).At the first input of the position error determination device 8 (Fig. 1), the current code of the set position is supplied, and the second input is the code that carries information about the angular position of the rotor of the
Счетчик 11 тактов осуществляет подсчет циклов работы с выдачей номера такта n. При этом происходит циклическое накапливание n от 0 до nmax со сбрасыванием счетчика в ноль.The
Первый сумматор 10 осуществляет алгебраическое суммирование сигнала угла поворота вала электродвигателя 1 и сигнала производной от угла поворота, поступающего с устройства 4 формирования цифрового сигнала скорости. Последний сигнал, подаваемый на первый сумматор 10 с определенным весом, используется в качестве сигнала опережения включения.The
Положение результирующего вектора тока статора бесконтактного двигателя постоянного тока определяется зонной коммутацией, номер которой в свою очередь определяется комбинацией открытых и закрытых ключей инвертора, питающего фазные обмотки.The position of the resulting stator current vector of the contactless DC motor is determined by zone switching, the number of which in turn is determined by the combination of public and private keys of the inverter supplying the phase windings.
Суммарный сигнал угла поворота и угла опережения включения поступает с выхода первого сумматора 10 на вход устройства 14 деления на постоянный коэффициент.The total signal of the angle of rotation and the lead angle of the input comes from the output of the
Работа устройства 14 деления и устройства 15 определения номера зоны коммутации на каждом такте поясняется блок-схемой алгоритма, приведенного на фиг. 2.The operation of the
Постоянный коэффициент (делитель) K в устройстве 14 деления для 12-зонной коммутации равен одной двенадцатой части от максимального значения кода углового положения, соответствующего одному электрическому обороту ротора двигателя. В результате деления кода числа А(n), являющегося суммой текущего угла поворота и угла опережения включения образуется число N(n), целая часть которого ]N(n)[ несет информацию о номере зоны коммутации, а дробная часть ΔN - об относительном угловом положении ротора электродвигателя внутри зоны. Далее устройство 15 в соответствии с алгоритмом, представленным на фиг.2 осуществляет логический анализ знака управляющего сигнала, поступающего с выхода устройства 5 формирования направления вращения. Принято, что при sign U=1, вращение осуществляется против часовой стрелки, sign U=0 - по часовой стрелке. Если sign U=1, то к числу ]N(n)[ прибавляется число 6, что соответствует повороту ротора датчика положения относительно ротора двигателя на 180° и, что приводит к изменению чередования включения ключей инвертора и, как следствие, к вращению ротора двигателя против часовой стрелки. При этом, если для sign U=1 новое ]N(n)≥12[, то оно корректируется в соответствии с блок-схемой алгоритма таким образом, чтобы оставаться в рамках 12 зон. Затем устройство 15 определения номера зоны коммутации на каждом такте по величине относительно углового положения внутри зоны коммутации ΔN и по номеру такта n определяет величину поправки ΔL на каждом такте к номеру зоны ]N(n)[. Для реализации данного алгоритма в памяти микроконтроллера сформирована таблица, из которой осуществляется выборка величины поправки ΔL. Поправка принимает значения либо 0, либо 1 и прибавляется к номеру зоны ]N(n)[.The constant coefficient (divider) K in the
Дешифратор 16 выдает сигналы управления ключами А1 А2 В1 В2 С1 С2 инвертора по номеру зоны L(n) в соответствии с таблицей, приведенной на фиг. 3. Сигналы управления ключами A1 А2 B1 В2 C1 С2 поступают на входы первого логического устройства 17, которое подключает их к ключам инвертора на время т действия импульса ШИМ и переводит инвертор в режим динамического торможения на время (Тo-τ) паузы (где Тo - период ШИМа). При этом происходит переключение с одной зоны коммутации на другую и количество тактов, определяющих тот или другой номер зоны, а значит и время нахождения ротора электродвигателя 1 в той или другой зоне, зависит от величины дробной части номера зоны, соответствующей относительному угловому положению ротора. При достаточно высокой частоте ШИМ пульсации вектора результирующего тока электродвигателя малы, а значит малы и пульсации движущего момента, что обуславливает плавность движения на малых скоростях.The
Практическая реализация преобразователя «код-ШИМ» приводит к тому, что частота ШИМ и минимальное приращение длительности импульса являются взаимосвязанными параметрами: чем выше частота ШИМ-сигнала, тем больше величина «ступеньки» преобразователя, соответствующая единице младшего разряда входного кода.The practical implementation of the “PWM-code” converter leads to the fact that the PWM frequency and the minimum increment of the pulse duration are interrelated parameters: the higher the frequency of the PWM signal, the greater the magnitude of the “step” of the converter corresponding to the unit of the least significant bit of the input code.
Функциональные элементы 12, 13 и 3, позволяют формировать ШИМ-сигнал с расширенным диапазоном преобразуемых управляющих сигналов при достаточно высокой частоте ШИМ. Модуль управляющего сигнала с выхода первого устройства 12 выделения модуля и сигнал номера такта с выхода счетчика 11 тактов, поступают на устройство 13 формирования кода управления на каждом такте, блок-схема алгоритма работы, которого приведена на фиг. 4. Вначале устройство 13 производит разделение кода modU на две части: старшую - ]modU[ и младшую modU=]modU[+modΔU. Из условия соответствия величины младшего разряда кода ]modU[ минимальному приращению ШИМ-сигнала. Затем устройство 13 по величине младшей части кода управляющего сигнала mod ΔU и по номеру такта n определяет величину прибавки ширины импульса Δτ на каждом такте ШИМ. Для реализации этого алгоритма в памяти микроконтроллера имеется таблица, из которой происходит выборка прибавки Δτ, которая может принимать значение 0 или 1 в зависимости от величины младшей части управляющего сигнала mod ΔU.
Первое логическое устройство 17 подключает кодовые комбинации, идущие с дешифратора 16 для управления инвертором на время, определенное преобразователем 3 «код-ШИМ» с учетом поправки в каждом такте. При этом достигается увеличение разрешающей способности преобразователя «код-ШИМ» и, как следствие, улучшение характеристик электропривода при работе на малых скоростях.The first
Функциональные элементы 19-25 и связи между ними формируют характеристику, изображенную на фиг. 5, которая состоит из линейного (АВ) и нелинейного (0A) участков.Functional elements 19-25 and the relationships between them form the characteristic depicted in FIG. 5, which consists of linear (AB) and non-linear (0A) sections.
Линейный участок характеристики (фиг. 5) формируется в результате прохождения сигнала с выхода устройства 8 определения ошибки по положению через последовательно соединенные релейный элемент 19 и второй сумматор 20, и подачи указанного сигнала на второй вход второго сумматора 20. Данный участок характеристики предназначен для работы электропривода при больших ошибках по угловому положению и может быть описан уравнением:The linear section of the characteristic (Fig. 5) is formed as a result of the passage of the signal from the output of the
где:Where:
x - сигнал на выходе устройства 8 определения ошибки по положению;x is the signal at the output of position
y - сигнал на первом входе устройства 9 определения рассогласования по скорости;y is the signal at the first input of the speed
x1 - сигнал на выходе устройства 8 определения ошибки по положению, по которому происходит переключение с линейного на нелинейный участок характеристики;x 1 - signal at the output of the
k1, y0 - коэффициенты, определяющие параметры линейного участка АВ.k 1 , y 0 - coefficients that determine the parameters of the linear section AB.
Нелинейный участок характеристики (фиг. 5) формируется в результате прохождения сигнала с выхода устройства 8 определения ошибки по положению через последовательно соединенные второе устройство 21 выделения модуля, устройство 22 умножения и третий сумматор 23 и подачи указанного сигнала на второй вход третьего сумматора 23 и второй вход устройства 22 умножения. Данный участок характеристики предназначен для работы электропривода при малых ошибках по угловому положению и может быть описан уравнением: The non-linear section of the characteristic (Fig. 5) is formed as a result of the signal passing from the output of the position
где k2, k3 - коэффициенты, определяющие параметры нелинейного участка 0A.where k 2 , k 3 are the coefficients that determine the parameters of the nonlinear section 0A.
Такое построение нелинейного участка позволяет создать характеристику с переменной крутизной и плавным переходом в линейный участок.This construction of a non-linear section allows you to create a characteristic with variable slope and a smooth transition to a linear section.
Переключение с линейного участка характеристики на нелинейный осуществляет второе логическое устройство 25. При больших ошибках по угловому положению (при больших сигналах на выходе третьего устройства 24 выделения модуля) второе логическое устройство 25 подключает к первому входу устройства 9 определения рассогласования по скорости сигнал с выхода второго сумматора 20. При малых ошибках по угловому положению (при малых сигналах на выходе третьего устройства 24 выделения модуля) второе логическое устройство 25 подключает к первому входу устройства 9 определения рассогласования по скорости сигнал с выхода третьего сумматора 23.Switching from the linear section of the characteristic to the non-linear one is performed by the second
Когда электропривод работает на больших скоростях, под достаточной нагрузкой, импульсы ШИМ в ключах инвертора широкие, а за время паузы, в которой осуществляется динамическое торможение, ток не прерывается; при этом жесткость механических характеристик двигателя, управляемого ШИМ высокая. В этом случае рабочим участком является участок линейной характеристики АВ (фиг. 5), а коэффициент k1 (1) выбирается из условий получения желаемых характеристик электропривода, динамика которого аппроксимируется линейными уравнениями.When the drive operates at high speeds, under sufficient load, the PWM pulses in the inverter keys are wide, and during the pause in which dynamic braking is performed, the current does not interrupt; while the rigidity of the mechanical characteristics of the motor controlled by the PWM is high. In this case, the working section is the section of linear characteristic AB (Fig. 5), and the coefficient k 1 (1) is selected from the conditions for obtaining the desired characteristics of the electric drive, the dynamics of which are approximated by linear equations.
Когда электропривод работает на малых скоростях, при малых нагрузках, импульсы ШИМ в ключах инвертора узкие, а за время паузы, в которой осуществляется динамическое торможение, ток падает до нулевого значения, при этом жесткость механической характеристики электродвигателя не постоянна и уменьшается с уменьшением управляющего сигнала (при малых ошибках по угловому положению). При движении на малых скоростях в режиме прерывистых токов в случае использования настроек электропривода, принятых для режима непрерывных токов, вал электродвигателя значительно «проваливается» при воздействии момента нагрузки, а динамические характеристики ухудшаются. Поэтому для увеличения жесткости электропривода по углу при воздействии момента нагрузки и улучшения динамических характеристик при движении на малых скоростях введен участок нелинейной характеристики 0A (фиг. 5). Коэффициенты k2, k3 (2) выбираются из условий получения желаемых характеристик электропривода и сопряжения линейного и нелинейного участков.When the drive operates at low speeds, at low loads, the PWM pulses in the inverter keys are narrow, and during the pause in which dynamic braking is performed, the current drops to zero, while the stiffness of the mechanical characteristics of the motor is not constant and decreases with a decrease in the control signal ( for small errors in angular position). When driving at low speeds in the discontinuous current mode, in the case of using the drive settings adopted for the continuous current mode, the motor shaft significantly “falls through” when the load moment is applied, and the dynamic characteristics deteriorate. Therefore, to increase the stiffness of the electric drive in the angle under the influence of the load moment and improve the dynamic characteristics when driving at low speeds, a section of nonlinear characteristic 0A was introduced (Fig. 5). The coefficients k 2 , k 3 (2) are selected from the conditions for obtaining the desired characteristics of the electric drive and pairing linear and non-linear sections.
Для малых ошибок характеристика (фиг. 5) имеет большую крутизну, с увеличением ошибки по углу крутизна характеристики плавно меняется, переходя в ее линейную часть. Это позволило получить более жесткую характеристику электропривода по углу при отработке малых скоростей и улучшить динамические характеристики для указанного режима.For small errors, the characteristic (Fig. 5) has a large slope; with an increase in the error in the angle, the slope of the characteristic gradually changes, turning into its linear part. This made it possible to obtain a more stringent angle characteristic of the electric drive when practicing low speeds and to improve the dynamic characteristics for the specified mode.
Таким образом, совокупное введение функциональных элементов: релейного элемента 19, второго сумматора 20, второго устройства 21 выделения модуля, устройства 22 умножения, третьего сумматора 23, третьего устройства 24 выделения модуля и второго логического устройства 25 и связей между ними приводит к достижению технического эффекта, заключающегося в увеличении жесткости электропривода по углу при воздействии момента нагрузки (уменьшении ошибки по угловому положению вала) и улучшении динамических характеристик при движении на малых скоростях.Thus, the combined introduction of functional elements: a
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017118286A RU2658678C1 (en) | 2017-05-25 | 2017-05-25 | Contact-free dc drive |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017118286A RU2658678C1 (en) | 2017-05-25 | 2017-05-25 | Contact-free dc drive |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2658678C1 true RU2658678C1 (en) | 2018-06-22 |
Family
ID=62713425
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017118286A RU2658678C1 (en) | 2017-05-25 | 2017-05-25 | Contact-free dc drive |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2658678C1 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1829101A1 (en) * | 1991-04-29 | 1993-07-23 | Mo Agregatnyj Z Dzerzhinets | Rectifier drive |
RU2098917C1 (en) * | 1996-06-19 | 1997-12-10 | Акционерное общество закрытого типа "Ким" | Valve-type motor digital control system |
EP0748038B1 (en) * | 1995-06-05 | 2002-08-21 | Kollmorgen Corporation | System and method for controlling brushless permanent magnet motors |
JP2005312292A (en) * | 2004-04-20 | 2005-11-04 | Minebea Co Ltd | Brushless electric motor controlling method and brushless electric motor |
RU2331963C1 (en) * | 2006-12-25 | 2008-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт механотронных технологий - Альфа-Научный Центр" (ООО "НИИ МЕХАНОТРОНИКИ - АЛЬФА-НЦ") | Contact-free dc drive |
RU2366069C1 (en) * | 2007-12-24 | 2009-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт механотронных технологий-Альфа-Научный Центр" (ООО "НИИМЕХАНОТРОНИКИ-АЛЬФА-НЦ") | Rectifier drive |
WO2011128687A2 (en) * | 2010-04-16 | 2011-10-20 | Dyson Technology Limited | Controller for a brushless motor |
GB2491088B (en) * | 2010-03-02 | 2014-12-10 | Agave Semiconductor Llc | Position corrected pulse width modulation for brushless direct current motors |
-
2017
- 2017-05-25 RU RU2017118286A patent/RU2658678C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1829101A1 (en) * | 1991-04-29 | 1993-07-23 | Mo Agregatnyj Z Dzerzhinets | Rectifier drive |
EP0748038B1 (en) * | 1995-06-05 | 2002-08-21 | Kollmorgen Corporation | System and method for controlling brushless permanent magnet motors |
RU2098917C1 (en) * | 1996-06-19 | 1997-12-10 | Акционерное общество закрытого типа "Ким" | Valve-type motor digital control system |
JP2005312292A (en) * | 2004-04-20 | 2005-11-04 | Minebea Co Ltd | Brushless electric motor controlling method and brushless electric motor |
RU2331963C1 (en) * | 2006-12-25 | 2008-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт механотронных технологий - Альфа-Научный Центр" (ООО "НИИ МЕХАНОТРОНИКИ - АЛЬФА-НЦ") | Contact-free dc drive |
RU2366069C1 (en) * | 2007-12-24 | 2009-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт механотронных технологий-Альфа-Научный Центр" (ООО "НИИМЕХАНОТРОНИКИ-АЛЬФА-НЦ") | Rectifier drive |
GB2491088B (en) * | 2010-03-02 | 2014-12-10 | Agave Semiconductor Llc | Position corrected pulse width modulation for brushless direct current motors |
US9083273B2 (en) * | 2010-03-02 | 2015-07-14 | Agave Semiconductor, Llc | Position corrected pulse width modulation for brushless direct current motors |
WO2011128687A2 (en) * | 2010-04-16 | 2011-10-20 | Dyson Technology Limited | Controller for a brushless motor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8330405B2 (en) | Method and apparatus for increased current stability in a PWM drive | |
JP2010528385A (en) | Closed loop control method and closed loop control device with multi-channel feedback | |
US10630217B2 (en) | Apparatus and method for controlling inverter for driving motor | |
US5619114A (en) | Signal averager for use with motor controller | |
CN108631684B (en) | Control device for AC rotating machine | |
JP2001037248A (en) | Inverter | |
KR20210137757A (en) | Position sensorless motor control system using single current sensor | |
JP3233005B2 (en) | PWM controller | |
WO2010122401A1 (en) | Vector control method for electric motors | |
RU2658678C1 (en) | Contact-free dc drive | |
US20190305701A1 (en) | Motor unit | |
US11722087B2 (en) | PWM signal measurement device, motor drive control device, PWM signal measurement method, and motor drive control method | |
RU2331963C1 (en) | Contact-free dc drive | |
TWI581557B (en) | System and wary for high precision motor drive | |
US10778134B2 (en) | Apparatus and method for controlling inverter for driving motor | |
CN111034025B (en) | Motor control device and storage medium | |
US20060186851A1 (en) | Method and system for limiting the current output by a speed controller operating according to a U/F control law | |
JP6441879B2 (en) | Method and apparatus for generating PWM signal | |
JPH0398470A (en) | Pwm inverter controlling method and device | |
JP2018085827A (en) | Voltage controller | |
RU2366069C1 (en) | Rectifier drive | |
RU2609673C2 (en) | Method of controlling electric motor rpm | |
JP2582071B2 (en) | Pulse width modulation type inverter control device | |
KR20150005808A (en) | Apparatus and Method for detecting speed of motor in electro-hydraulic control system | |
KR102133181B1 (en) | Apparatus for controlling inverter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190526 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20200604 |