Датчик положения ротора

Основное требование к датчику - выдавать информацию о текущем положении ротора в каждый момент времени, а не только в определенных точках оборота, как это было в предыдущем приводе. В этом случае появляется возможность организовать непрерывное управление и плавное вращение ротора. Другое требование – строго фиксированная его установка. Он должен быть сориентирован так, чтобы начало отсчета совпадало с осью фазы А обмотки статора. Это необходимо для формирования такого значения фазы выходного напряжения преобразователя частоты, при котором в любой момент времени обеспечивалась бы ортогональность векторов потоков статора и ротора. Так как согласно (2) при θ = π/2 = const и Ф = const требуемое значение момента достигается при наименьших значениях Ψ₁ и тока обмотки статора, то при выполнении

этого условия достигается оптимизация управления приводом, т.к. sinθ будет всегда иметь максимальное значение, равное единице, независимо от нагрузки двигателя.

Совершенно очевидно, что такая ориентация может быть выполнена только при сборке двигателя во время его изготовления. Поэтому вентильные двигатели выпускаются

всегда с встроенным датчиком положения ротора.Наиболее распространенный датчик, используемый большинством фирм – так называемый резольвер, внешний вид и

устройство которого показаны на рис.2.21.

Рис.2.21. Резольвер Рис.2.22. Выходные напряжения резольвера.

На рис.2.22 показаны выходные напряжения V₁ и V₂. Они представляют собой напряжения с частотой напряжения питания, модулированные низкочастотным гармоническим сигналом с периодом, равным времени одного оборота вала. Два напряжения необходимы для определения направления вращения. Такие сигналы требуют последующей обработки. Поэтому кроме датчика необходимо располагать опцией – устройством сопряжения с датчиком, на выход которого поступает информация не только об угле поворота, но и частоте вращения.

Другой тип датчика, в настоящее время получающий все большее применение, - датчик абсолютного отсчета с интерфейсом Hyperface, предложенный германской фирмой Stegmann в 1996 г. Они выпускаются в двух модификациях – с оптическими и магнитными (датчики Холла) чувствительными элементами.

Отличительная особенность датчиков абсолютного отсчета состоит в том, что они выдают информацию о фактическом положении ротора, а для двигателя – вектора его магнитного поля. Поэтому ее можно использовать для требуемой ориентации векторов, и отпадает необходимость делать датчик встраивемым, что упрощает изготовление и снижает стоимость самого двигателя. Это свойственно всем датчикам абсолютного отсчета, но датчики с интерфейсом Hyperface имеют более высокие точность, скорость обработки информации и линейность характеристик, что делает их использование предпочтительным в приводах с высокими требованиями по качеству регулирования. Для его применения также требуется дополнительное устройство сопряжения с датчиком.