способ определения положения ротора в электрических машинах с двойной зубчатостью
Классы МПК: | H02P6/16 устройства для определения положения G01P3/44 для измерения угловой скорости G01P3/46 путем измерения амплитуды генерируемого тока или напряжения |
Автор(ы): | Смехнов А.М., Шрейнер Р.Т., Ефимов А.А. |
Патентообладатель(и): | Новоуральский политехнический институт |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-03-10 публикация патента:
27.11.2003 |
Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам управления синхронными машинами с электронными коммутаторами. Технический результат изобретения, заключающийся в повышении точности определения положения ротора, достигается путем того, что в способе определения положения ротора в электрических машинах с двойной зубчатостью по измеряемым фазным токам и напряжениям, положение ротора находят одновременно по всем фазам с учетом весовых коэффициентов через магнитную проводимость воздушного зазора между зубцами полюсов статора и зубцами ротора по кривым аппроксимации магнитной проводимости в зависимости от угла между зубцами полюсов статора и зубцами ротора, при этом весовые коэффициенты фаз, работающих на участках с малым изменением магнитной проводимости зазора между зубцами ротора, приравниваются к нулю, а для других выбираются пропорционально величине тока фазы, сумма весовых коэффициентов равна единице. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. Способ определения положения ротора в электрических машинах с двойной зубчатостью по измеряемым фазным токам и напряжениям, отличающийся тем, что положение ротора находят одновременно по всем фазам с учетом весовых коэффициентов через магнитную проводимость воздушного зазора между зубцами полюсов статора и зубцами ротора по кривым аппроксимации магнитной проводимости в зависимости от угла между зубцами полюсов статора и зубцами ротора, при этом весовые коэффициенты фаз, работающих на участках с малым изменением магнитной проводимости зазора между зубцами ротора, приравниваются к нулю, а для других выбираются пропорционально величине тока фазы, сумма весовых коэффициентов рана единице.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что весовые коэффициенты для фаз, работающих в области линейной зависимости потокосцепления от тока и линейной зависимости магнитной проводимости между зубцами ротора и статора от угла между ними, выбираются большими, чем для фаз, работающих в нелинейных областях изменения потокосцепления и магнитной проводимости, и сумма весовых коэффициентов равна единице.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области управления синхронными электрическими машинами с электронными коммутаторами в зависимости от положения ротора. Известен способ измерения углового положения ротора по всем фазным токам и напряжению питания для синхронного двигателя [1], заключающийся в том, что по уравнениям модели двигателя из всех фазных токов и напряжения питания определяют ЭДС, наводимую полем ротора в статорных обмотках. Далее по известному вектору ЭДС вычисляют текущее положение ротора и скорость его вращения. Недостатками такого способа являются низкая точность при малых скоростях вращения, вследствие уменьшения ЭДС, наводимой ротором в статорных обмотках, и невозможности определения положения ротора при нулевой скорости вращения. При этом алгоритм определения ЭДС по фазным токам и напряжению питания достаточно сложен, т. к. требует решения нескольких дифференциальных (или разностных) уравнений с прогнозируемыми значениями токов для следующего момента времени. Предлагаемый способ определения скорости вращения и положения ротора в электрических машинах с двойной зубчатостью позволяет определять скорость вращения и угловое положение ротора при любых скоростях вращения без потери точности и требует решения только одного дифференциального уравнения. Для пояснения способа определения скорости вращения и положения ротора в электрических машинах с двойной зубчатостью приведены три чертежа. На фиг.1 изображена одна из типичных схем электрической машины с двойной зубчатостью. На фиг. 2 изображены кривые намагничивания в координатах потокоспепления и тока фазы. На фиг. 3 изображена кривая зависимости магнитной проводимости воздушного зазора от угла между зубцами полюса статора и зубцами ротора. Для определения углового положение ротора вычисляют магнитную проводимость воздушного зазора между зубцами полюса статора и зубцами ротора. С этой целью по измеренным фазным токам и напряжению питания определяют потокосцепление для каждой фазы:![способ определения положения ротора в электрических машинах с двойной зубчатостью, патент № 2217859](/images/patents/251/2217859/2217859-2t.gif)
где
![способ определения положения ротора в электрических машинах с двойной зубчатостью, патент № 2217859](/images/patents/251/2217742/936.gif)
![способ определения положения ротора в электрических машинах с двойной зубчатостью, патент № 2217859](/images/patents/251/2217035/955.gif)
![способ определения положения ротора в электрических машинах с двойной зубчатостью, патент № 2217859](/images/patents/251/2217035/955.gif)
![способ определения положения ротора в электрических машинах с двойной зубчатостью, патент № 2217859](/images/patents/251/2217027/916.gif)
![способ определения положения ротора в электрических машинах с двойной зубчатостью, патент № 2217859](/images/patents/251/2217042/920.gif)
Сравнивая магнитную проводимость воздушного зазора текущей рассчитываемой фазы и соседней, определяют знак угла положения зубцов ротора по отношению к зубцам статора
![способ определения положения ротора в электрических машинах с двойной зубчатостью, патент № 2217859](/images/patents/251/2217027/916.gif)
![способ определения положения ротора в электрических машинах с двойной зубчатостью, патент № 2217859](/images/patents/251/2217042/920.gif)
![способ определения положения ротора в электрических машинах с двойной зубчатостью, патент № 2217859](/images/patents/251/2217042/920.gif)
![способ определения положения ротора в электрических машинах с двойной зубчатостью, патент № 2217859](/images/patents/251/2217042/920.gif)
![способ определения положения ротора в электрических машинах с двойной зубчатостью, патент № 2217859](/images/patents/251/2217019/8226.gif)
![способ определения положения ротора в электрических машинах с двойной зубчатостью, патент № 2217859](/images/patents/251/2217042/920.gif)
![способ определения положения ротора в электрических машинах с двойной зубчатостью, патент № 2217859](/images/patents/251/2217019/8226.gif)
![способ определения положения ротора в электрических машинах с двойной зубчатостью, патент № 2217859](/images/patents/251/2217042/920.gif)
![способ определения положения ротора в электрических машинах с двойной зубчатостью, патент № 2217859](/images/patents/251/2217019/8226.gif)
![способ определения положения ротора в электрических машинах с двойной зубчатостью, патент № 2217859](/images/patents/251/2217042/920.gif)
где n - количество фаз,
![способ определения положения ротора в электрических машинах с двойной зубчатостью, патент № 2217859](/images/patents/251/2217042/920.gif)
![способ определения положения ротора в электрических машинах с двойной зубчатостью, патент № 2217859](/images/patents/251/2217742/936.gif)
1. Д. Б. Изосимов "Синтез алгоритмов цифрового управления синхронным электроприводом без датчика на валу двигателя".// "Электричество", 9, 1998 г., с. 26-32.
Класс H02P6/16 устройства для определения положения
Класс G01P3/44 для измерения угловой скорости
Класс G01P3/46 путем измерения амплитуды генерируемого тока или напряжения