RU163922U1 - Синхронно-синфазный электропривод - Google Patents

Abstract

Синхронно-синфазный электропривод, содержащий электродвигатель с установленным на его валу блоком импульсных датчиков, последовательно соединенные частотно-фазовый дискриминатор, блок коррекции, статический преобразователь, выходом подключенный к якорной обмотке электродвигателя, блок определения фазового рассогласования, формирователь дополнительных импульсов, смеситель, блок задания частоты, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока определения фазового рассогласования, первый выход блока импульсных датчиков подключен к шестому входу смесителя, первый вход которого подключен к первому выходу блока задания частоты, второй, четвертый и пятый входы - соответственно ко второму, третьему и первому выходам блока определения фазового рассогласования, третий вход которого подключен ко второму выходу блока импульсных датчиков, третий вход смесителя подключен к выходу формирователя дополнительных импульсов, первый и второй выходы смесителя подключены соответственно к первому и второму входам частотно-фазового дискриминатора, при этом блок импульсных датчиков выполнен в виде импульсного датчика частоты и импульсного датчика положения ротора, объединенные входы которых являются входом блока импульсных датчиков, выход импульсного датчика частоты является первым выходом блока импульсных датчиков, а выход импульсного датчика положения ротора является вторым выходом блока импульсных датчиков, кроме того, смеситель выполнен в виде двух блоков суммирования импульсов, при этом первый и четвертый входы первого блока суммирования импульсов являются

Description

Полезная модель относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использована в качестве логического элемента сравнения частоты следования и фазового рассогласования импульсов задающего генератора и датчика обратной связи в системах автоматического управления, построенных на основе принципа фазовой автоподстройки частоты.

Известен синхронно-синфазный электропривод (а.с. СССР №1591172, МКИ 5 Н02Р 5/50, 5/06, 1990 г.), содержащий электродвигатель с импульсными датчиками частоты и положения ротора, установленными на его валу, последовательно соединенные частотно-фазовый дискриминатор, блок коррекции, статический преобразователь, выходом подключенный к якорной обмотке электродвигателя, а также блок определения фазового рассогласования, формирователь дополнительных импульсов, два блока суммирования импульсов, блок наличия частоты, частотно-задающий блок, первый выход которого подключен к первому входу блока определения фазового рассогласования и первому входу второго блока суммирования импульсов, а второй выход соединен со вторым входом блока определения фазового рассогласования, третий вход которого подключен к выходу импульсного датчика положения ротора, третий выход блока определения фазового рассогласования подключен к четвертому входу первого блока суммирования импульсов, третий вход которого подключен к первому выходу блока определения фазового рассогласования, а второй вход подключен к выходу формирователя дополнительных импульсов, первый вход которого подключен к выходу импульсного датчика положения ротора, а второй вход подключен к выходу блока наличия частоты, вход которого подключен к выходу частотно-фазового дискриминатора, второй вход которого подключен к выходу первого блока суммирования импульсов, а первый вход подключен к выходу второго блока суммирования импульсов, второй вход которого подключен к выходу формирователя дополнительных импульсов, а третий и четвертый входы подключены соответственно к первому и второму выходам блока определения фазового рассогласования.

Основным недостатком аналога является низкое быстродействие электропривода в области низких частот вращения, обусловленное увеличением периода следования дополнительных импульсов, в качестве которых используется частота F_oc (зависящая от задающей частоты

), и, следовательно, увеличением продолжительности цикла фазирования. Кроме того в области высоких частот вращения из-за частого прохождения дополнительных импульсов происходит накопление скоростной ошибки в каждом цикле фазирования, что приводит к невозможности синхронизации электропривода при достижении Δα_ф=0 и, следовательно, снижению быстродействия электропривода из-за необходимости повторения процесса фазирования.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому устройству является синхронно-синфазный электропривод (Патент RU №2422978 от 27.06.2011 г.) содержащий электродвигатель с установленным на его валу блоком импульсных датчиков, последовательно соединенные частотно-фазовый дискриминатор, блок коррекции, статический преобразователь, выходом подключенный к якорной обмотке электродвигателя, блок определения фазового рассогласования, формирователь дополнительных импульсов, смеситель, блок задания частоты, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока определения фазового рассогласования, первый выход блока импульсных датчиков подключен к шестому входу смесителя, первый вход которого подключен к первому выходу блока задания частоты, второй, четвертый и пятый входы - соответственно ко второму, третьему и первому выходам блока определения фазового рассогласования, третий и четвертый входы которого подключены соответственно ко второму и первому выходам блока импульсных датчиков, третий вход смесителя подключен к выходу формирователя дополнительных импульсов, первый и второй выходы смесителя подключены соответственно к первому и второму входам частотно-фазового дискриминатора, при этом блок импульсных датчиков выполнен в виде импульсного датчика частоты и импульсного датчика положения ротора, объединенные входы которых являются входом блока импульсных датчиков, выход импульсного датчика частоты является первым выходом блока импульсных датчиков, а выход импульсного датчика положения ротора является вторым выходом блока импульсных датчиков, кроме того, смеситель выполнен в виде двух блоков суммирования импульсов, при этом первый и четвертый входы первого блока суммирования импульсов являются соответственно первым и вторым входами смесителя, а второй и третий входы первого блока суммирования импульсов, объединенные соответственно с первым и вторым входами второго блока суммирования импульсов, являются соответственно третьим и четвертым входами смесителя, третий и четвертый входы второго блока суммирования импульсов, являются соответственно пятым и шестым входами смесителя, блок определения фазового рассогласования выполнен в виде первого счетчика импульсов, тактовый вход, объединенный с первым входом схемы разделения совпадающих импульсов, и вход сброса которого являются соответственно первым и вторым входами блока определения фазового рассогласования, а выходы подключены к информационным входам второго счетчика импульсов, при этом тактовый вход второго счетчика импульсов является третьим входом блока определения фазового рассогласования, а входы суммирования и вычитания импульсов подключены соответственно к первому и второму выходам схемы разделения совпадающих импульсов, второй вход которой является четвертым входом блока определения фазового рассогласования, выходы второго счетчика импульсов подключены к входам первого и второго блоков выделения кода, при этом первый и второй выходы первого блока выделения кода являются соответственно первым и вторым выходами блока определения фазового рассогласования, а выход второго блока выделения кода является третьим выходом блока определения фазового рассогласования, формирователь дополнительных импульсов выполнен в виде последовательно соединенных нелинейного элемента с зоной нечувствительности, вход которого является входом формирователя дополнительных импульсов, и одновибратора, выход которого является выходом формирователя дополнительных импульсов, кроме того, первый выход блока импульсных датчиков подключен к четвертому входу блока определения фазового рассогласования, выход частотно-фазового дискриминатора подключен к входу формирователя дополнительных импульсов.

Недостатком такого устройства является невысокая точность регулирования электропривода в режиме фазирования, обусловленная погрешностью определения угловой ошибки в блоке определения фазового рассогласования.

Задачей изобретения является повышение быстродействия синхронно-синфазного электропривода в режиме фазирования и повышение точности регулирования электропривода в режиме фазирования.

Данный технический результат достигается тем, что в синхронно-синфазный электропривод, содержащий электродвигатель с установленным на его валу блоком импульсных датчиков, последовательно соединенные частотно-фазовый дискриминатор, блок коррекции, статический преобразователь, выходом подключенный к якорной обмотке электродвигателя, блок определения фазового рассогласования, формирователь дополнительных импульсов, смеситель, блок задания частоты, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока определения фазового рассогласования, первый выход блока импульсных датчиков подключен к шестому входу смесителя, первый вход которого подключен к первому выходу блока задания частоты, второй, четвертый и пятый входы - соответственно ко второму, третьему и первому выходам блока определения фазового рассогласования, третий вход которого подключены ко второму выходу блока импульсных датчиков, третий вход смесителя подключен к выходу формирователя дополнительных импульсов, первый и второй выходы смесителя подключены соответственно к первому и второму входам частотно-фазового дискриминатора, при этом блок импульсных датчиков выполнен в виде импульсного датчика частоты и импульсного датчика положения ротора, объединенные входы которых являются входом блока импульсных датчиков, выход импульсного датчика частоты является первым выходом блока импульсных датчиков, а выход импульсного датчика положения ротора является вторым выходом блока импульсных датчиков, кроме того, смеситель выполнен в виде двух блоков суммирования импульсов, при этом первый и четвертый входы первого блока суммирования импульсов являются соответственно первым и вторым входами смесителя, а второй и третий входы первого блока суммирования импульсов, объединенные соответственно с первым и вторым входами второго блока суммирования импульсов, являются соответственно третьим и четвертым входами смесителя, третий и четвертый входы второго блока суммирования импульсов, являются соответственно пятым и шестым входами смесителя, блок определения фазового рассогласования выполнен в виде первого счетчика импульсов, тактовый вход, и вход сброса которого являются соответственно первым и вторым входами блока определения фазового рассогласования, а выходы первого счетчика импульсов подключены к информационным входам второго счетчика импульсов, при этом тактовый вход второго счетчика импульсов является третьим входом блока определения фазового рассогласования, а входы суммирования и вычитания импульсов являются соответственно четвертым и пятым входами блока определения фазового рассогласования, выходы второго счетчика импульсов подключены к входам первого и второго блоков выделения кода, при этом первый и второй выходы первого блока выделения кода являются соответственно первым и вторым выходами блока определения фазового рассогласования, а выход второго блока выделения кода является третьим выходом блока определения фазового рассогласования, формирователь дополнительных импульсов выполнен в виде последовательно соединенных нелинейного элемента с зоной нечувствительности, вход которого является входом формирователя дополнительных импульсов, и одновибратора, выход которого является выходом формирователя дополнительных импульсов, выход частотно-фазового дискриминатора подключен к входу формирователя дополнительных импульсов, согласно заявляемому техническому решению, введен импульсный частотный дискриминатор, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому выходу блока импульсных датчиков и первому выходу блока задания частоты, первый и второй выходы импульсного частотного дискриминатора подключены соответственно к четвертому и пятому входам блока определения фазового рассогласования, кроме того импульсный частотный дискриминатор содержит: RS-триггер, первый и второй D-триггеры, первый и второй одновибраторы, первый и второй входы RS-триггера являются первым и вторым входами импульсного частотного дискриминатора и подключены соответственно к тактовым входам первого и второго D-триггеров, первый и второй (инверсный) выход RS-триггера подключены к первым информационным входам соответственно первого и второго D-триггеров, выходы первого и второго D-триггеров подключены соответственно к входам первого и второго одновибраторов, выходы первого и второго одновибраторов являются первым и вторым выходами импульсного частотного дискриминатора и подключены соответственно к выходам сброса первого и второго D-триггеров.

Сущность технического решения пояснена чертежами.

На фиг. 1 приведена функциональная электрическая схема предлагаемого устройства.

На фиг. 2 приведена функциональная схема блока определения фазового рассогласования предлагаемого устройств.

На фиг. 3 приведена функциональная схема формирователя дополнительных импульсов предлагаемого устройства.

На фиг. 4 приведен фазовый портрет работы предлагаемого устройства.

На фиг. 5 приведена функциональная схема импульсного частотного дискриминатора предлагаемого устройства.

Синхронно-синфазный электропривод содержит электродвигатель 1, блок импульсных датчиков 2, блок задания частоты 3, смеситель 4, частотно-фазовый дискриминатор 5, блок коррекции 6, статический преобразователь 7, блок определения фазового рассогласования 8, формирователь дополнительных импульсов 9, импульсный частотный дискриминатор 10.

На валу электродвигателя 1 установлен блок импульсных датчиков 2.

Первый выход блока импульсных датчиков 2 подключен к первому входу импульсного частотного дискриминатора 10 и к шестому входу смесителя 4, первый вход которого подключен к первому выходу блока задания частоты 3, второй, четвертый и пятый входы смесителя 4 подключены соответственно ко второму, третьему и первому выходам блока определения фазового рассогласования 8, а третий вход подключен к выходу формирователя дополнительных импульсов 9; второй выход блока импульсных датчиков 2 подключен к третьему входу блока определения фазового рассогласования 8, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам блока задания частоты 3, четвертый и пятый входы блока определения фазового рассогласования 8 подключены соответственно к первому и второму выходам импульсного частотного дискриминатора 10, а второй вход которого подключен к первому выходу блока задания частоты 3. Первый и второй выходы смесителя 4 подключены соответственно к первому и второму входам частотно-фазового дискриминатора 5, выход которого подключен к входу формирователя дополнительных импульсов 9 и к входу блока коррекции 6. Выход блока коррекции 6 подключен к входу статического преобразователя 7, выходом подключенного к якорной обмотке электродвигателя 1.

Блок импульсных датчиков 2 выполнен в виде импульсного датчика частоты 11 и импульсного датчика положения ротора 12. Вход блока импульсных датчиков 2 является входом импульсного датчика частоты 11 и входом импульсного датчика положения ротора 12. Выходы импульсного датчика частоты 11 и импульсного датчика положения ротора 12 являются соответственно первым и вторым выходами блока импульсных датчиков 2.

Смеситель 4 выполнен в виде блоков суммирования импульсов 13 и 14. Первый и четвертый входы блока суммирования импульсов 14 являются соответственно первым и вторым входами смесителя 4. Первый и второй входы блока суммирования импульсов 13, объединенные соответственно со вторым и третьим входами блока суммирования импульсов 14, являются соответственно третьим и четвертым входами смесителя 4. Третий и четвертый входы блока суммирования импульсов 13 являются соответственно пятым и шестым входами смесителя 4. Выходы блоков суммирования импульсов 13 и 14 являются соответственно вторым и первым выходами смесителя 4.

Блок определения фазового рассогласования 8 выполнен в виде счетчиков импульсов 14 и 15, и блоков выделения кода 16 и 17. Тактовый вход С и вход сброса R счетчика импульсов 14 являются соответственно первым и вторым входами блока определения фазового рассогласования 8. Выходы счетчика импульсов 14 подключены к информационным D-входам счетчика импульсов 15, тактовый вход С которого является третьим входом блока определения фазового рассогласования 8. Входы суммирования (+1) и вычитания (-1) импульсов счетчика импульсов 15 являются соответственно четвертым и пятым входами блока определения фазового рассогласования 8. Выходы счетчика импульсов 15 подключены к входам блоков выделения кода 16 и 17. Первый и второй выходы блока выделения кода 16 являются соответственно первым и вторым выходами блока определения фазового рассогласования 8, третий выход которого является выходом блока выделения кода 17.

Формирователь дополнительных импульсов 9 выполнен в виде последовательно соединенных нелинейного элемента с зоной нечувствительности 18, вход которого является входом формирователя дополнительных импульсов 9, и одновибратора 19, выход которого является выходом формирователя дополнительных импульсов 9.

Импульсный частотный дискриминатор 10 содержит: RS-триггер 20, первый и второй D-триггеры 21, 22, первый и второй одновибраторы 23, 24, первый и второй входы RS-триггера 20 являются первым и вторым входами импульсного частотного дискриминатора 10 и подключены соответственно к тактовым входам первого и второго D-триггеров 21 и 22, первый и второй инверсный выход RS-триггера 20 подключены к первым информационным входам соответственно первого и второго D-триггеров 21 и 22, выходы которых подключены соответственно к входам первого 23 и второго 24 одновибраторов, выходы первого и второго одновибраторов 23, 24 являются первым и вторым выходами импульсного частотного дискриминатора 10 и подключены соответственно к выходам сброса первого и второго D-триггеров 21, 22.

Синхронно-синфазный электропривод работает следующим образом.

Синхронно-синфазный электропривод работает следующим образом. Блок задания частоты 3 служит для формирования частотного сигнала

определяющего частоту вращения электродвигателя 1 в требуемом диапазоне частот вращения, и импульсов угловой привязки F_on, обеспечивающих синфазный режим работы. Электродвигатель 1 является исполнительным элементом электропривода и обеспечивает вращение выходного вала с требуемой угловой скоростью.

При разгоне электродвигателя 1 до синхронной частоты вращения, определяемой сигналом

на первом выходе блока задания частоты 3, на первый вход частотно-фазового дискриминатора 5 через смеситель 4 поступает сигнал

с первого выхода блока задания частоты 3. На второй вход частотно-фазового дискриминатора 5 через смеситель 4 поступают импульсы частоты

с выхода блока импульсных датчиков 2, предназначенного для получения сигнала обратной связи по частоте вращения

и формирования сигнала начала отсчета углового положения ротора F_oc с целью обеспечения синфазного режима работы электропривода. Частота следования импульсов

пропорциональна частоте вращения электродвигателя 1. Частотно-фазовый дискриминатор 5 проводит сравнение частот импульсных последовательностей

и

и выдает сигнал у высокого уровня на разгон электродвигателя, так как

Управляющий сигнал у с выхода частотно-фазового дискриминатора 5 через блок коррекции 6, предназначенный для формирования управляющего сигнала с целью обеспечения устойчивой работы электропривода в синхронном режиме, и статический преобразователь 7, обеспечивающий усиление управляющего сигнала и его преобразование в требуемый ток в обмотках электродвигателя 1, поступает в обмотки электродвигателя 1, обеспечивая его разгон с максимальным ускорением. При этом частота

на выходе блока импульсных датчиков 2 возрастает до тех пор, пока не сравняется с частотой

В этот момент частотно-фазовый дискриминатор 5 переходит в режим фазового сравнения импульсов частот

и

(режим синхронизации электропривода), и на его выходе появляются импульсы, период следования которых равен периоду следования импульсов частоты

а длительность пропорциональна величине фазового рассогласования частотных сигналов

и

Импульсный сигнал у с выхода частотно-фазового дискриминатора 5, пропорциональный сигналу фазовой ошибки электропривода в режиме фазового сравнения, поступает на вход блока коррекции 6, на выходе которого формируется сигнал управления статическим преобразователем 7, определяемый передаточной функцией блока коррекции 6. Передаточная функция блока коррекции 6 обычно выбирается так, чтобы обеспечить минимальное время переходного процесса в режиме синхронизации электропривода.

При наличии угловой ошибки, определяемой с помощью блока определения фазового рассогласования 8, на его третьем выходе формируется сигнал логической единицы, а в зависимости от знака угловой ошибки формируется сигнал логической единицы на первом или втором выходе блока определения фазового рассогласования 8. Высокие уровни сигнала на втором и третьем выходах блока определения фазового рассогласования 8 разрешают прохождение дополнительных импульсов с выхода формирователя дополнительных импульсов 9 через блок суммирования импульсов 14 на первый вход частотно-фазового дискриминатора 5. Высокие уровни сигналов на первом и третьем выходах блока определения фазового рассогласования 8 разрешают прохождение дополнительных импульсов через блок суммирования импульсов 13 на второй вход дискриминатора 7. Появление дополнительных импульсов на первом или втором входах частотно-фазового дискриминатора 5 приводит к переходу электропривода из режима синхронизации в режим разгона или торможения соответственно, обеспечивая уменьшение угловой ошибки на величину углового расстояния между соседними метками φ₀ импульсного датчика частоты вращения 11 в блоке импульсных датчиков 2.

Регулирование электропривода в процессе фазирования в зависимости от знака угловой ошибки позволяет сократить время установки начального углового положения вала электродвигателя 1.

Дополнительные импульсы на выходе формирователя дополнительных импульсов 9 формируются после синхронизации электропривода при уменьшении значения фазовой ошибки на выходе частотно-фазового дискриминатора 5 до величины, задаваемой шириной зоны нечувствительности нелинейного элемента 18, входящего в состав формирователя дополнительных импульсов 9. При этом с выхода нелинейного элемента 18 поступает сигнал на вход одновибратора 19, который формирует дополнительный импульс, проходящий в зависимости от знака угловой ошибки в канал импульсов частоты

(на первый вход частотно-фазового дискриминатора 5), осуществляя дополнительный разгон электродвигателя 1, или в канал импульсов частоты

(на второй вход частотно-фазового дискриминатора 5), осуществляя дополнительное торможение электродвигателя 1. В результате устраняется возможность накопления скоростной ошибки в режиме фазирования, что позволяет сократить время фазирования.

После отработки начальной угловой ошибки электропривода на третьем выходе блока определения фазового рассогласования 8 появляется низкий уровень напряжения, запрещающий прохождение дополнительных импульсов через блоки суммирования импульсов 13 и 14 на входы частотно-фазового дискриминатора 5. При этом электропривод переходит в режим синхронно-синфазного вращения.

В режимах разгона или торможения привода частотно-фазовый дискриминатор 5 находится в режиме насыщения, и на вход нелинейного элемента 18 поступает высокий (низкий) уровень напряжения, что запрещает формирование дополнительных импульсов. При этом на входы частотно-фазового дискриминатора 5 через блоки суммирования импульсов 13 и 14 поступают только импульсы частот

и

определяя разгон (торможение) электродвигателя 1 до синхронной частоты вращения. Отсутствие дополнительных импульсов в каналах задания и обратной связи в режимах разгона и торможения привода приводит к исключению ложных переключений частотно-фазового дискриминатора 5 в режим фазового сравнения, снижающих быстродействие привода. При этом разгон (торможение) привода до синхронной скорости осуществляется с максимальным ускорением.

Блок определения фазового рассогласования 8 работает следующим образом. Счетчик импульсов 14 сбрасывается в ноль при приходе импульса угловой привязки F_оп на вход сброса R. Далее при приходе импульса частоты

на тактовый вход С значение двоичного кода на выходе счетчика импульсов 14 увеличивается на единицу. Двоичный код с выходов счетчика импульсов 14 поступает на информационные D-входы счетчика импульсов 15 и записывается в него при приходе импульса начала отсчета углового положения ротора F_oc. С целью повышения точности определения угловой ошибки электропривода между приходами импульсов F_oc на суммирующий и вычитающий входы счетчика импульсов 15 предлагается подавать сигналы с дополнительного импульсного частотного дискриминатора 10, формируемые в моменты прохождения двух импульсов одной из сравниваемых частот между двумя соседними импульсами другой частоты (2/2 или 0/2, что соответствует прохождению двух или нуля импульсов частоты

между двумя соседними импульсами

). В прототипе на суммирующий и вычитающие входы счетчика импульсов 15 поступали импульсы

и

что приводило к постоянным изменениям его выходного кода на ±1, в результате снижалась точность измерения угловой ошибки электропривода.

Двоичный код фазового рассогласования Δα_фн с выходов счетчика импульсов 15 поступает на входы блока выделения кода 17, в котором сравнивается с кодом N₁, соответствующим отсутствию ошибки по углу (синфазному режиму работы). При равенстве кодов на выходе блока выделения кода 17 формируется сигнал Ф, равный логическому нулю, а при неравенстве кодов - сигнал Ф, равный логической единице, переводя электропривод в режим фазирования. Блок выделения кода 16 сравнивает двоичный код с выходов счетчика импульсов 15 с кодом N₂, соответствующим фазовому рассогласованию, равному π. При начальном угловом рассогласовании в режиме фазирования Δα_фн>π на первом выходе блока выделения кода 16 формируется сигнал логической единицы, разрешающий прохождение импульсов через блок суммирования импульсов 13 в канал импульсов частоты

а при Δα_фн<π сигнал логической единицы формируется на втором выходе блока выделения кода 16, разрешая прохождение импульсов через блок суммирования импульсов 14 в канал импульсов частоты

Блок импульсного частотного дискриминатора 10 предназначен для формирования сигналов в моменты прохождения двух импульсов одной из сравниваемых частот между двумя соседними импульсами другой частоты (2/2 или 0/2), что соответствует изменению угловой ошибке на величину ±φ₀. При приходе двух импульсов частоты

между двумя импульсами частоты

по первому импульсу частоты

RS-триггер 20 устанавливается в состояние логической 1, разрешая установку по второму импульсу частоты f_oc первого D-триггера 21 в состояние логической 1. По этому сигналу запускается одновибратор 23, формируя на выходе импульс 2/2, который сбрасывает D-триггер 21 в состояние логического 0 и поступает на вычитающий вход счетчика импульсов 15, уменьшая значение угловой ошибки на величину φ₀. Аналогично блок импульсного частотного дискриминатора 10 работает при приходе двух импульсов частоты

между двумя импульсами частоты

при этом по первому импульсу частоты

RS-триггер 20 устанавливается в состояние логического 0 (на инверсном выходе - 1), разрешая установку по второму импульсу частоты

второго D-триггера 22 в состояние логической 1. По этому сигналу запускается одновибратор 24, формируя на выходе импульс 0/2, который сбрасывает D-триггер 22 в состояние логического 0 и поступает на суммирующий вход счетчика импульсов 15, увеличивая значение угловой ошибки на величину φ₀ при отработке отрицательных значений начальной угловой ошибки фазирования Δα_фн.

Работа электропривода (при отработке отрицательного фазового рассогласования) поясняется фазовым портретом. На участке 0-1 электропривод разгоняется с максимальным (постоянным) ускорением. В момент времени 1 при прохождении двух импульсов частоты

между двумя импульсами частоты

на линии переключения

(z - количество меток импульсного датчика частоты) электропривод переходит в режим синхронизации (пропорциональный режим работы). В момент времени 2, когда значение у на выходе частотно-фазового дискриминатора 5 попадает в диапазон значений, определяемых зоной нечувствительности нелинейного элемента 18, формируется дополнительный импульс, поступающий в канал обратной связи с выхода формирователя дополнительных импульсов 9, и электропривод переходит в режим торможения. На участке 3-4 электропривод работает в пропорциональном режиме. В момент времени 4 значение фазовой ошибки попадает в диапазон значений зоны нечувствительности нелинейного элемента 18, с выхода формирователя дополнительных импульсов 9 поступает дополнительный импульс в канал обратной связи и электропривод повторно переходит в режим торможения. Аналогично на участке 5-6 электропривод работает в пропорциональном режиме, на участке 6-7 - в режиме торможения, на участке 7-8 происходит полная синхронизация электропривода с переходом в синхронно-синфазный режим.

Таким образом, после каждого дополнительного импульса, поступившего в канал обратной связи, происходит полная синхронизация электропривода, что позволяет устранить накопление скоростной ошибки в режиме фазирования. Фазирование может осуществляться как при дополнительном разгоне, так и при торможении электропривода, в результате время фазирования значительно сокращается, особенно при отработке малых угловых рассогласований. При начальном значении угловой ошибки

фазирование осуществляется за n тактов.

Использование формирователя дополнительных импульсов нелинейного элемента с зоной нечувствительности позволяет в режиме фазирования осуществлять перевод электропривода в пропорциональный режим работы в момент уменьшения значения фазовой ошибки на выходе частотно-фазового дискриминатора до величины, задаваемой шириной зоны нечувствительности нелинейного элемента (независимо от значения частоты F_oc), что позволяет обеспечить высокое быстродействие электропривода в режиме фазирования, особенно в области низких частот вращения за счет уменьшения продолжительности цикла фазирования.

Схемная реализация блока определения фазового рассогласования позволяет определять угловое рассогласование Δα_фн непрерывно по мере поступления импульсов 0/2 или 2/2 с выходов импульсного частотного дискриминатора 10, соответствующих изменению угловой ошибки на величину φ₀ (приход 0 или двух импульсов

между двумя соседними импульсами

).

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить точность определения угловой ошибки синхронно-синфазного электропривода и соответственно повысить точность регулирования в режиме фазирования.

Claims (1)

1. Синхронно-синфазный электропривод, содержащий электродвигатель с установленным на его валу блоком импульсных датчиков, последовательно соединенные частотно-фазовый дискриминатор, блок коррекции, статический преобразователь, выходом подключенный к якорной обмотке электродвигателя, блок определения фазового рассогласования, формирователь дополнительных импульсов, смеситель, блок задания частоты, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока определения фазового рассогласования, первый выход блока импульсных датчиков подключен к шестому входу смесителя, первый вход которого подключен к первому выходу блока задания частоты, второй, четвертый и пятый входы - соответственно ко второму, третьему и первому выходам блока определения фазового рассогласования, третий вход которого подключен ко второму выходу блока импульсных датчиков, третий вход смесителя подключен к выходу формирователя дополнительных импульсов, первый и второй выходы смесителя подключены соответственно к первому и второму входам частотно-фазового дискриминатора, при этом блок импульсных датчиков выполнен в виде импульсного датчика частоты и импульсного датчика положения ротора, объединенные входы которых являются входом блока импульсных датчиков, выход импульсного датчика частоты является первым выходом блока импульсных датчиков, а выход импульсного датчика положения ротора является вторым выходом блока импульсных датчиков, кроме того, смеситель выполнен в виде двух блоков суммирования импульсов, при этом первый и четвертый входы первого блока суммирования импульсов являются соответственно первым и вторым входами смесителя, а второй и третий входы первого блока суммирования импульсов, объединенные соответственно с первым и вторым входами второго блока суммирования импульсов, являются соответственно третьим и четвертым входами смесителя, третий и четвертый входы второго блока суммирования импульсов являются соответственно пятым и шестым входами смесителя, блок определения фазового рассогласования выполнен в виде первого счетчика импульсов, тактовый вход и вход сброса которого являются соответственно первым и вторым входами блока определения фазового рассогласования, а выходы первого счетчика импульсов подключены к информационным входам второго счетчика импульсов, при этом тактовый вход второго счетчика импульсов является третьим входом блока определения фазового рассогласования, а входы суммирования и вычитания импульсов являются соответственно четвертым и пятым входами блока определения фазового рассогласования, выходы второго счетчика импульсов подключены к входам первого и второго блоков выделения кода, при этом первый и второй выходы первого блока выделения кода являются соответственно первым и вторым выходами блока определения фазового рассогласования, а выход второго блока выделения кода является третьим выходом блока определения фазового рассогласования, формирователь дополнительных импульсов выполнен в виде последовательно соединенных нелинейного элемента с зоной нечувствительности, вход которого является входом формирователя дополнительных импульсов, и одновибратора, выход которого является выходом формирователя дополнительных импульсов, выход частотно-фазового дискриминатора подключен к входу формирователя дополнительных импульсов, отличающийся тем, что введен импульсный частотный дискриминатор, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому выходу блока импульсных датчиков и первому выходу блока задания частоты, первый и второй выходы импульсного частотного дискриминатора подключены соответственно к четвертому и пятому входам блока определения фазового рассогласования, кроме того, импульсный частотный дискриминатор содержит: RS-триггер, первый и второй D-триггеры, первый и второй одновибраторы, первый и второй входы RS-триггера являются первым и вторым входами импульсного частотного дискриминатора и подключены соответственно к тактовым входам первого и второго D-триггеров, первый и второй (инверсный) выход RS-триггера подключены к первым информационным входам соответственно первого и второго D-триггеров, выходы первого и второго D-триггеров подключены соответственно к входам первого и второго одновибраторов, выходы первого и второго одновибраторов являются первым и вторым выходами импульсного частотного дискриминатора и подключены соответственно к выходам сброса первого и второго D-триггеров.

   

Images