Датчики положения ротора

Датчик положения ротора (ДПР) – неотъемлемый элемент ЭП с ВД. Задачей ДПР является определение относительного положения магнит-ной оси ротора и эквивалентной оси статора и выдача соответствующих сигналов для управления коммутатором. Имеется четыре разновидности ДПР:

•индуктивные (дроссели или трансформаторы насыщения), выпол-ненные на малогабаритных ферритовых сердечниках;

• фотоэлектрические;

• гальванометрические датчики Холла, магнитодиоды, магнитотран-зисторы и магниторезисторы;

• датчики синусоидальных напряжений (вращающиеся трансформа-торы и т.п.).

В зависимости от характера выходного сигнала ДПР делятся на две большие группы: дискретные и аналоговые. Информационными приз-наками сигналов ДПР являются амплитуда напряжения или тока, поляр-ность (знак) или относительная длительность импульсов.

При разработке дискретных ДПР стремятся получить на выходе сиг-нал, максимально приближающийся к прямоугольному, что идеально соответствует ключевому режиму работы силовых элементов.

В случае применения аналоговых ДПР желательно обеспечить сину-соидальную функциональную зависимость амплитуды выходных сигна-лов от текущего углового положения ротора. В этом случае сигнал ДПР подвергается преобразованию в ШИМ сигнал, относительная длитель-ность импульсов которого пропорциональна амплитуде сигнала на выходе чувствительного элемента. Такие датчики имеют более сложное устройство, поэтому их применение оправданно лишь в ЭП с повышен-ными требованиями к величине пульсаций электромагнитного момента.

Индуктивные ДПР используют дроссельные или трансформаторные чувствительные элементы (ЧЭ).

Для изменения индуктивности обмоток дросселей насыщения и трансформаторов таких датчиков применяется подмагничивание их магнитопроводов магнитным полем постоянного магнита сигнального элемента (СЭ). Под действием СЭ магнитная проницаемость магнитоп-ровода и его индуктивность изменяются периодически с частотой вращения ротора ВД, с которым связан СЭ (рис.11.7,а).

Рис.11.7. Датчик положения ротора трансформаторного типа (а) и кривые его напряжений (б, в)

При подаче напряжения U_a питания ДПР, уменьшение индуктивного сопротивления ЧЭ приводит к тому, что на выходной обмотке согла-сующего трансформатора TV появляется напряжение U_ЧЭ, модулирован-ное частотой вращения ДПР (рис.11.7,б). В этом случае выпрямленный сигнал ДПР U_ВЫХ (рис.11.7,в) используется для управления силовыми ключами. Напряжение U_a питания ДПР выбирается достаточно высокой частоты (10...100 кГц), что уменьшает габариты его элементов. ДПР с датчиком ЭДС Холла имеет такие же элементы, которые приведены в п. 2.1.2.

Рис.11.8. Схема подключения микросхемы КП1116КПЗ с датчиком Холла

Параметров выходных сигналов рас-смотренных датчиков (амплитуда, крутиз-на фронта, мощность), как правило, недос-таточно для непосредственного управле-ния полупроводниковыми ключами. По-этому выходные сигналы предварительно поступают на усилители – формирователи, после чего приобретают необходимые ам-плитуду, крутизну и мощность.

Несмотря на то, что датчики Холла имеют температурную зависимость, они получили широкое распространение в ЭП-ВД.

В качестве магниточувствительных элементов используются микро-схемы типа К1116КП (рис.11.8), которые содержат элементы Холла, малошумный операционный усилитель выходного напряжения, триггер Шмитта с гистерезисной характеристикой, формирующий сигнал усили-теля, и выходной каскад усиления на транзисторе с открытым коллек-тором.

Дата добавления: 2014-11-29