Принцип работы вентильного двигателя без датчика положения ротора

Наличие датчика положения ротора в ВД требует дополнительных затрат на их установку, наладку и профилактику, и снижает надежность ВД. Поэтому в последние годы разрабатываются ВД с бездатчико- вой системой управления. В ВД без датчика положение ротора оценка положения ротора двигателя осуществляется по противо — ЭДС, наводимой в обмотках статора СД. При этом применяются два способа оценки положения ротора: первый способ предполагает использование модели СД для определения вектора противо-ЭДС, фаза которого связана с положением ротора; второй способ основан на контроле мгновенного значения ЭДС каждой фазы.

Первый способ сложен для программной реализации, особенно при работе ШИМ — регуляторов фазных токов. При этом часто упрощают уравнения модели путем отбрасывания незначительных составляющих или принимают большие допущения, что сказывается на точности определения положения ротора. Этот способ чувствителен к типу используемой математической модели и изменяющимся параметрам двигателя и нагрузки.

Второй способ применяется только при использовании реверсивной парной коммутации фаз. В этом случае на каждом такте коммутации всегда есть отключаемая фаза, ток в которой спадает. Измеряя ЭДС каждой фазы на интервале нулевого тока, можно получить достаточную информацию о положении ротора в момент прохождения ЭДС через ноль. Таким образом, положение ротора может быть определено в середине каждого текущего такта коммутации, т.е. 6 раз на электрический оборот, что достаточно для организации режима автокоммутации СД.

На рис. 13.41 представлена структурная схема ВД без датчика положения ротора. ВД включает электронный коммутатор ЭК с преобразователем и распределителем импульсов, СД и блок электронного контроля положения ротора (БЭКПР). Блок БЭКПР выполняется по вышеуказанным первому или второму способу и фактически контролирует положение ротора, измеряя параметры противо-ЭДС СД. В БЭКПР подаются сигналы с датчиков линейных напряжений UAB UBC и датчиков тока DIa DIb. БЭКПР вырабатывает импульсы управления при прохождении ротором заданных углов поворота, которые осуществляют переключение ключей преобразователя ЭК.

Структурная схема вентильного двигателя без датчика

Рис. 13.41. Структурная схема вентильного двигателя без датчика

положения ротора

Поскольку величина противо-ЭДС СД пропорциональна частоте вращения ротора, то при пуске, когда частота вращения ротора мала, мала и противо-ЭДС. Поэтому при пуске ВД идентификация положения ротора затруднительна. В связи с этим в ВД с бездатчиковым управлением применяются специальные узлы запуска (СУЗ). При этом СУЗ обеспечивает пуск ВД в режиме программного разгона (шагового двигателя) по заранее заданной траектории до момента устойчивой идентификации положения ротора по кривой противо-ЭДС.

Далее ВД переводится в режим автокоммутации по идентифицированному положению ротора.

Другой способ запуска ВД с бездатчиковым управлением заключается в применении специального генератора, частота импульсов которого управляется напряжением. Выход генератора подключается к РИ. При этом частота импульсов на входе генератора в процессе пуска изменяется плавно от нескольких герц до рабочей частоты, тем самым ротор разгоняется от нулевой частоты практически до рабочей. Затем, когда противо-ЭДС СД надежно идентифицируется, осуществляется переключение ВД в режим автокоммутации.

Механические характеристики вентильного двигателя

Момент, развиваемый ВД, получен при следующих допущениях: фазное напряжение считаем синусоидальным (расчет по первой гармонике); магнитный поток машин Ф0 постоянен; магнитная цепь машины не насыщена; транзисторные ключи идеальны.

Электромагнитный момент ВД равен

где т1 — число фаз статора; р — число пар полюсов статора; /c = 4,44/co6mw(2t0-1; кобм — коэффициент обмотки статора; w — число витков фазы статора; хг — индуктивное сопротивление СД; Rx — активное сопротивление фазы статора; иг — фазное напряжение статора; 0 — угол между магнитными осями поля статора и ротора.

Обозначив

из (13.72) получим уравнение механической характеристики ВД в виде зависимости со(М):

По уравнению (13.73) рассчитаны механические характеристики ВД при постоянном магнитном потоке Ф0 = const, которые представлены на рис. 13.42.

Как следует из уравнения (13.73) и рис. 13.42 основным способом регулирования частоты вращения вала ВД является изменение фазного напряжения статора.

При постоянном моменте сопротивления Мс электропривод будет работать в установившемся режиме с частотами с^, со2, со3.

При номинальном фазном напряжении статора UHOM значение синхронной частоты равно (М = 0):

а значение пускового момента (со = 0, х1 = 0) будет иметь вид

Механические характеристики вентильного двигателя

Рис. 13.42. Механические характеристики вентильного двигателя

Для ВД применяемых в бытовой радиоэлектронной аппаратуре, можно принять R, и 0 = 0. В этом случае уравнение механической характеристики упрощается и имеет вид

Механическая характеристика (13.74) аналогична механической характеристике двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.

Вентильный ЭП широко применяется в видеокамерах и видеомагнитофонах.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >