RU178108U1 - DEVICE FOR AGREEMENT OF ANGULAR POSITION OF SYNCHRONOUS ROTATING SHAFT OF DC ELECTRIC MOTORS - Google Patents

DEVICE FOR AGREEMENT OF ANGULAR POSITION OF SYNCHRONOUS ROTATING SHAFT OF DC ELECTRIC MOTORS Download PDF

Info

Publication number
RU178108U1
RU178108U1 RU2017139810U RU2017139810U RU178108U1 RU 178108 U1 RU178108 U1 RU 178108U1 RU 2017139810 U RU2017139810 U RU 2017139810U RU 2017139810 U RU2017139810 U RU 2017139810U RU 178108 U1 RU178108 U1 RU 178108U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
frequency
phasing
generator
Prior art date
Application number
RU2017139810U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Владимирович Бубнов
Алина Наилевна Четверик
Александр Николаевич Чудинов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"
Priority to RU2017139810U priority Critical patent/RU178108U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU178108U1 publication Critical patent/RU178108U1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/46—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors for speed regulation of two or more dynamo-electric motors in relation to one another
    • H02P5/52—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors for speed regulation of two or more dynamo-electric motors in relation to one another additionally providing control of relative angular displacement

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Abstract

Предложено устройство для согласования углового положения синхронно вращающихся валов электродвигателей постоянного тока, в котором согласно заявляемому техническому решению третий выход блока управления фазированием подключен ко второму входу блока коррекции, а блок коррекции содержит последовательно соединенные пропорционально-дифференциальный регулятор и управляемый нелинейный элемент, второй вход которого является вторым входом блока коррекции, а выход - выходом блока коррекции, вход пропорционально-дифференциального регулятора является первым входом блока коррекции. Достигаемый технический результат - повышение надежности работы электропривода в режимах фазирования.A device is proposed for matching the angular position of synchronously rotating shafts of DC motors, in which, according to the claimed technical solution, the third output of the phasing control unit is connected to the second input of the correction unit, and the correction unit contains a proportional-differential controller and a controllable nonlinear element connected in series, the second input of which is the second input of the correction block, and the output is the output of the correction block, the input of the proportional differential controller torus is first input correction unit. Achievable technical result - improving the reliability of the drive in phasing modes.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам автоматического фазирования синхронизированных электроприводов с фазовой автоподстройкой частоты вращения, и может быть использовано в системах передачи и воспроизведения информации, например в приводе устройств видеозаписи и сканирующих систем.The utility model relates to electrical engineering, in particular to devices for automatic phasing of synchronized electric drives with phase-locked loop rotation speed, and can be used in information transmission and playback systems, for example, in the drive of video recorders and scanning systems.

Известно устройство для согласования углового положения синхронно вращающихся валов электродвигателей постоянного тока (АС RU №1612368, опубл. 07.12.1990), содержащее последовательно соединенные генератор опорной частоты вращения, управляемый ключ и блок фазовой автоподстройки частоты с импульсными датчиками частоты и углового положения, а также генератор опорной частоты фазирования, вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты вращения, блок управления фазированием, первый вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты вращения, второй и четвертый входы подключены соответственно к выходам импульсных датчиков частоты и углового положения, третий вход соединен с выходом генератора опорной частоты фазирования, а третий выход подключен к управляющему входу управляемого ключа, импульсный частотно-фазовый дискриминатор и последовательно включенные блок коррекции, интегратор и управляемый генератор, выходом соединенный с вторым входом управляемого ключа, два делителя частоты и два логических элемента ИЛИ-НЕ, вход первого делителя частоты подключен к выходу управляемого генератора, вход второго делителя частоты подключен к выходу генератора опорной частоты вращения, выходы делителей частоты соединены с соответствующими входами импульсного частотно-фазового дискриминатора, выход которого подключен к первому входу первого логического элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к первому выходу блока управления фазированием, второй выход которого соединен с вторым входом второго логического элемента ИЛИ-НЕ, выход первого логического элемента ИЛИ-НЕ подключен к первому входу второго логического элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входом блока коррекции.A device for matching the angular position of synchronously rotating shafts of DC motors (AC RU No. 1612368, publ. 12/07/1990), containing a series-connected reference frequency generator, a controlled key and a phase-locked loop with pulse frequency and angular position sensors, as well as the phasing reference frequency generator, the input of which is connected to the output of the reference speed generator, the phasing control unit, the first input of which is connected to the output of the reference generator rotational speeds, the second and fourth inputs are connected respectively to the outputs of the pulse sensors of frequency and angular position, the third input is connected to the output of the phasing reference frequency generator, and the third output is connected to the control input of the controlled key, a pulse frequency-phase discriminator and sequentially connected correction unit, integrator and a controlled generator, connected to the second input of the controlled key by an output, two frequency dividers and two logical elements OR NOT, the input of the first frequency divider is connected n to the output of the controlled generator, the input of the second frequency divider is connected to the output of the reference frequency generator, the outputs of the frequency dividers are connected to the corresponding inputs of the pulse frequency-phase discriminator, the output of which is connected to the first input of the first logical element OR-NOT, the second input of which is connected to the first the output of the phasing control unit, the second output of which is connected to the second input of the second logical element OR NOT, the output of the first logical element OR NOT connected to the first input the second logical element is NOR, the output of which is connected to the input of the correction block.

Недостатками данного устройства является низкое быстродействие электропривода при отработке угловых рассогласований за счет нарушения алгоритма работы в случае отличия модулей значений ускорения в режимах разгона и торможения электропривода, обусловленного наличием напряжения смещения uсм на входе интегратора, приводящего к тому, что в момент отработки угловой ошибки (Δα=0) частота на выходе ФАПЧ, а следовательно и частота ƒос, отличаются от частоты ƒоп; к тому же в этот момент значение фазового рассогласования частот ƒоп и ƒос может быть произвольным. Ненулевые начальные условия по Δω и Δα в момент подключения контура ФАПЧВ к ЧЗБ приводят к выходу электропривода из пропорционального режима работы. В этом случае для завершения фазирования требуется повторная синхронизация и повторение процесса фазирования, причем основное время тратится на синхронизацию.The disadvantages of this device is the low speed of the drive when working out angular mismatches due to a violation of the operation algorithm in the case of difference between the modules of the acceleration values in the modes of acceleration and braking of the drive, due to the presence of a bias voltage of u cm at the input of the integrator, which leads to the fact that at the time of working out the angular error ( Δα = 0) the frequency at the output of the PLL, and hence the frequency ƒ os , differ from the frequency ƒ op ; Moreover, at this moment, the value of the phase mismatch of the frequencies ƒ op and ƒ oc can be arbitrary. Nonzero initial conditions for Δω and Δα at the time of connecting the PLL to PZB lead to the output of the drive from the proportional mode of operation. In this case, to complete the phasing, re-synchronization and repetition of the phasing process are required, and the main time is spent on synchronization.

Наиболее близким техническим решением является устройство для согласования углового положения синхронно вращающихся валов электродвигателей постоянного тока  (Патент RU №145048, опубл. 10.09.2014 г.), содержащее последовательно соединенные генератор опорной частоты вращения, управляемый ключ и блок фазовой автоподстройки частоты с импульсными датчиками частоты и углового положения, а также генератор опорной частоты фазирования, вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты вращения, блок управления фазированием, первый вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты вращения, второй и четвертый входы подключены соответственно к выходам импульсных датчиков частоты и углового положения, третий вход соединен с выходом генератора опорной частоты фазирования, а третий выход подключен к управляющему входу управляемого ключа, импульсный частотно-фазовый дискриминатор и последовательно включенные блок коррекции, интегратор и управляемый генератор, выходом соединенный с вторым входом управляемого ключа, два делителя частоты и два логического элемента ИЛИ-НЕ, вход первого делителя частоты подключен к выходу управляемого генератора, вход второго делителя частоты подключен к выходу генератора опорной частоты вращения, выходы делителей частоты соединены с соответствующими входами импульсного частотно-фазового дискриминатора, первый выход которого подключен к первому входу первого логического элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к первому выходу блока управления фазированием, второй выход которого соединен с вторым входом второго логического элемента ИЛИ-НЕ, выход первого логического элемента ИЛИ-НЕ подключен к первому входу второго логического элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входом блока коррекции, второй выход импульсного частотно-фазового дискриминатора подключен к пятому входу блока управления фазированием, а шестой вход которого подключен ко второму выходу блока фазовой автоподстройки частоты вращения.The closest technical solution is a device for matching the angular position of synchronously rotating shafts of DC motors (Patent RU No. 145048, published September 10, 2014), containing a series-connected reference frequency generator, a controlled key and a phase-locked loop with pulse frequency sensors and angular position, as well as a phasing reference frequency generator, the input of which is connected to the output of the reference rotation speed generator, a phasing control unit, the first input to the second input is connected to the output of the phasing reference frequency generator, and the third output is connected to the control input of the controlled key, the pulse frequency-phase discriminator and sequentially connected correction block, integrator and controlled generator, output connected to the second input of the controlled key, two frequency dividers and two logic elements OR NOT, the input of the first frequency divider is connected to the output of the controlled generator, the input of the second frequency divider is connected to the output of the reference speed generator, the outputs of the frequency dividers are connected to the corresponding inputs of the pulse frequency-phase discriminator, the first output of which is connected to the first input of the first logic element OR NOT, the second input of which is connected to the first output of the phasing control unit, the second output of which is connected to the second input of the second logic element OR NOT, the output is about the logic element OR-NOT connected to the first input of the second logical element OR-NOT, the output of which is connected to the input of the correction unit, the second output of the pulse frequency-phase discriminator is connected to the fifth input of the phasing control unit, and the sixth input of which is connected to the second output of the phase block auto-tuning speed.

Недостатком такого устройства является ненадежная работа фазирующего регулятора, обусловленная низким темпом изменения частоты управляемого генератора в режимах разгона и торможения синхронно-синфазного электропривода, что приводит к отсутствию синхронизации дополнительного контура фазовой автоподстройки частоты в момент начала фазирования электропривода и, следовательно, к нарушению алгоритма фазирования.The disadvantage of this device is the unreliable operation of the phasing controller, due to the low rate of change of the frequency of the controlled oscillator in the acceleration and braking modes of the synchronous-common-mode electric drive, which leads to the lack of synchronization of the additional phase-locked loop at the moment the phasing of the drive starts and, therefore, to a violation of the phasing algorithm.

Техническим результатом полезной модели является повышение надежности работы электропривода в режимах фазирования.The technical result of the utility model is to increase the reliability of the drive in phasing modes.

Данный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для согласования углового положения синхронно вращающихся валов электродвигателей постоянного тока, содержащем последовательно соединенные генератор опорной частоты вращения, управляемый ключ и блок фазовой автоподстройки частоты вращения с импульсными датчиками частоты и углового положения, а также генератор опорной частоты фазирования, вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты вращения, блок управления фазированием, первый вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты вращения и входом второго делителя частоты, третий вход соединен с выходом генератора опорной частоты фазирования, второй и четвертый входы подключены соответственно к выходам импульсных датчиков частоты и углового положения, шестой вход подключен к выходу блока фазовой автоподстройки частоты вращения, а пятый вход подключен ко второму выходу импульсного частотно-фазового дискриминатора, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго делителей частоты, а первый выход подключен к первому входу первого логического элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к первому входу второго логического элемента ИЛИ-НЕ, вторые входы первого и второго логических элементов ИЛИ-НЕ подключены соответственно к первому и второму выходам блока управления фазированием, третий выход которого подключен к управляющему входу управляемого ключа, второй вход управляемого ключа подключен ко входу первого делителя частоты и к выходу управляемого генератора, выход второго логического элемента ИЛИ-НЕ подключен к первому входу блока коррекции, выход которого подключен ко входу интегратора, выход которого подключен ко входу управляемого генератора, согласно заявляемому техническому решению третий выход блока управления фазированием подключен ко второму входу блока коррекции, а блок коррекции содержит последовательно соединенные пропорционально-дифференциальный регулятор и управляемый нелинейный элемент, второй вход которого является вторым входом блока коррекции, а выход - выходом блока коррекции, вход пропорционально-дифференциального регулятора является первым входом блока коррекции.This technical result is achieved by the fact that in the known device for matching the angular position of synchronously rotating shafts of DC motors, containing a series-connected reference frequency generator, a controlled key and a phase locked loop with pulse frequency and angular position sensors, as well as a reference frequency generator phasing, the input of which is connected to the output of the reference frequency generator, a phasing control unit, the first input of which It is connected to the output of the reference frequency generator and the input of the second frequency divider, the third input is connected to the output of the phasing reference frequency generator, the second and fourth inputs are connected respectively to the outputs of the pulse frequency and angular position sensors, the sixth input is connected to the output of the phase-locked loop the fifth input is connected to the second output of the pulse frequency-phase discriminator, the first and second inputs of which are connected respectively to the outputs of the first and second dividers s, and the first output is connected to the first input of the first OR-NOT logical element, the output of which is connected to the first input of the second OR-NOT logical element, the second inputs of the first and second logical elements OR-NOT are connected respectively to the first and second outputs of the phasing control unit, the third output of which is connected to the control input of the managed key, the second input of the managed key is connected to the input of the first frequency divider and to the output of the controlled generator, the output of the second logic element is NOT connected according to the claimed technical solution, the third output of the phasing control unit is connected to the second input of the correction unit, and the correction unit contains a proportional-differential controller and a controllable non-linear element connected in series to the first input of the correction unit, the output of which is connected to the input of a controlled generator , the second input of which is the second input of the correction block, and the output is the output of the correction block, the input of the proportional differential The walker is the first input of the correction block.

Сущность технического решения пояснена чертежами, где на фиг. 1, приведена функциональная электрическая схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - функциональная электрическая схема блока коррекции, на фиг. 3 - передаточная характеристика нелинейного элемента.The essence of the technical solution is illustrated by drawings, where in FIG. 1, shows a functional electrical diagram of the proposed device, FIG. 2 is a functional electric circuit of a correction unit, in FIG. 3 - transfer characteristic of a nonlinear element.

Устройство для согласования углового положения синхронно-вращающихся валов электродвигателей постоянного тока содержит генератор опорной частоты вращения 1, управляемый ключ 2, блок фазовой автоподстройки частоты 3 с импульсными датчиками частоты 4 и углового положения 5, генератор опорной частоты фазирования 6, блок управления фазированием 7, импульсный частотно-фазовый дискриминатор 8, блок коррекции 9, интегратор 10, управляемый генератор 11, два делителя частоты 12, 13, два элемента ИЛИ-НЕ 14, 15. Блок коррекции содержит пропорционально-дифференциальный регулятор 16 и нелинейный элемент 17.A device for matching the angular position of synchronously rotating shafts of DC motors contains a reference frequency generator 1, a controlled key 2, a phase locked loop 3 with pulse frequency sensors 4 and an angular position 5, a phasing reference frequency generator 6, a phasing control unit 7, a pulse frequency-phase discriminator 8, correction block 9, integrator 10, controlled generator 11, two frequency dividers 12, 13, two elements OR NOT 14, 15. The correction block contains a proportional-diff entsialny controller 16 and the nonlinear element 17.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для согласования углового положения синхронно вращающихся валов электродвигателей постоянного тока, содержащем последовательно соединенные генератор опорной частоты вращения 1, управляемый ключ 2 и блок фазовой автоподстройки частоты вращения 3 с импульсными датчиками частоты 4 и углового положения 5, а также генератор опорной частоты фазирования 6, вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты вращения 1, блок управления фазированием 7, первый вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты вращения 1 и входом второго делителя частоты 13, третий вход соединен с выходом генератора опорной частоты фазирования 6, второй и четвертый входы подключены соответственно к выходам импульсных датчиков частоты 4 и углового положения 5, шестой вход подключен к выходу блока фазовой автоподстройки частоты вращения 3, а пятый вход - ко второму выходу импульсного частотно-фазового дискриминатора 8, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго делителей частоты 12, 13, а первый выход подключен к первому входу первого логического элемента ИЛИ-НЕ 14, выход которого подключен к первому входу второго логического элемента ИЛИ-НЕ 15, вторые входы первого и второго логических элементов ИЛИ-НЕ 14, 15 подключены соответственно к первому и второму выходам блока управления фазированием 7, третий выход которого подключен к управляющему входу управляемого ключа 2 и ко второму входу блока коррекции 9, второй вход управляемого ключа 2 подключен ко входу первого делителя частоты 12 и к выходу управляемого генератора 11, выход второго логического элемента ИЛИ-НЕ 15 подключен к первому входу блока коррекции 9, выход которого подключен ко входу интегратора 10, выход которого подключен ко входу управляемого генератора 11, блок коррекции 9 содержит последовательно соединенные пропорционально-дифференциальный регулятор 16 и управляемый нелинейный элемент 17, второй вход которого является вторым входом блока коррекции 9, а выход управляемого нелинейного элемент 17 - выходом блока коррекции 9, вход пропорционально-дифференциального регулятора 16 является первым входом блока коррекции 9.The specified technical result is achieved by the fact that in the known device for matching the angular position of synchronously rotating shafts of DC motors, comprising in series connected a reference speed generator 1, a controlled key 2 and a phase locked loop 3, with pulse sensors of frequency 4 and angular position 5, as well as the generator of the reference phasing frequency 6, the input of which is connected to the output of the generator of the reference frequency of rotation 1, the phasing control unit 7, the first input which is connected to the output of the reference frequency generator 1 and the input of the second frequency divider 13, the third input is connected to the output of the reference phasing frequency generator 6, the second and fourth inputs are connected respectively to the outputs of the pulse sensors of frequency 4 and angular position 5, the sixth input is connected to the output phase locked loop 3, and the fifth input to the second output of the pulse frequency-phase discriminator 8, the first and second inputs of which are connected respectively to the outputs of the first and second divides there are frequency 12, 13, and the first output is connected to the first input of the first logical element OR NOT 14, the output of which is connected to the first input of the second logical element OR NOT 15, the second inputs of the first and second logical elements OR NOT 14, 15 are connected respectively to the first and second outputs of the phasing control unit 7, the third output of which is connected to the control input of the controlled key 2 and to the second input of the correction unit 9, the second input of the controlled key 2 is connected to the input of the first frequency divider 12 and to the output of the controlled iterator 11, the output of the second logical element OR NOT 15 is connected to the first input of the correction unit 9, the output of which is connected to the input of the integrator 10, the output of which is connected to the input of the controlled generator 11, the correction unit 9 contains a proportional-differential controller 16 connected in series and controlled non-linear element 17, the second input of which is the second input of the correction unit 9, and the output of the controlled nonlinear element 17 is the output of the correction unit 9, the input of the proportional differential controller 16 is ervym input correction unit 9.

Устройство для согласования углового положения синхронно вращающихся валов электродвигателей постоянного тока работает следующим образом:A device for matching the angular position of synchronously rotating shafts of DC motors works as follows:

Генератор опорной частоты вращения ГОЧВ 1 и генератор опорной частоты фазирования ГОЧФ 6 служат для формирования импульсов ƒоп и Fоп опорных частот.Reference oscillator 1 and the rotation GOCHV reference oscillator phasing GOCHF 6 serve to form ƒ op pulses and the reference frequency F op.

Генератор опорной частоты вращения 1 служит для формирования опорной частоты ƒоп, определяющей частоту вращения электропривода.The reference speed generator 1 is used to form the reference frequency ƒ op , which determines the frequency of rotation of the electric drive.

Генератор опорной частоты фазирования 6 служит для формирования импульсов угловой привязки, определяющих начало строки сканирования обзорно-поисковой системы.The phasing reference frequency generator 6 is used to generate angular reference pulses determining the beginning of a scan line of a search and search system.

Два делителя частоты 12, 13, импульсный частотно-фазовый дискриминатор 8, два логических элемента ИЛИ-НЕ 14, 15, блок коррекции 9, интегратор 10, управляемый генератор 11 образуют дополнительный контур фазовой автоподстройки частоты.Two frequency dividers 12, 13, a pulse frequency-phase discriminator 8, two logical elements OR-NOT 14, 15, a correction unit 9, an integrator 10, a controlled oscillator 11 form an additional phase-locked loop.

Делители частоты 12, 13 служат для деления входной частоты и частоты следования импульсов обратной связи на два с целью получения на выходе контура ФАПЧ импульсов с нулевым фазовым сдвигом относительно импульсов ƒоп.Frequency dividers 12, 13 are used to divide the input frequency and the pulse repetition rate by two in order to obtain pulses with a zero phase shift relative to the pulses ƒ op .

Импульсный частотно-фазовый дискриминатор 8 служит для сравнения частот и фаз входных частотных сигналов.The pulse frequency-phase discriminator 8 is used to compare the frequencies and phases of the input frequency signals.

Логические элементы ИЛИ-НЕ 14 и 15 реализуют логическую функцию (Δα+Р)Т, где Δα - выходной сигнал дискриминатора, и служат для блокировки выходного сигнала дискриминатора 8, т.е. для размыкания контура фазовой автоподстройки частоты с целью формирования линейно изменяющейся частоты на выходе управляющего генератора 11 в режиме фазирования.The logical elements OR NOT 14 and 15 implement the logical function (Δα + P) T, where Δα is the output signal of the discriminator, and serve to block the output signal of the discriminator 8, i.e. to open the phase-locked loop for the purpose of forming a linearly changing frequency at the output of the control generator 11 in the phasing mode.

Блок коррекции 9 служит для обеспечения устойчивости работы контура фазовой автоподстройки частоты управляемого генератора 11 и может быть выполнен в виде последовательно соединенных пропорционально-дифференциального регулятора и управляемого нелинейного элемента (Фиг. 2), обеспечивающего различные уровни ограничения выходного сигнала корректирующего устройства (Фиг. 3), и может быть выполнен в виде линейного усилителя, в котором уровень насыщения задается сигналом Ф и может быть реализован с помощью использования дополнительных стабилизирующих элементов.The correction unit 9 serves to ensure the stability of the phase-locked loop of the frequency of the controlled oscillator 11 and can be made in the form of series-connected proportional-differential controller and a controlled non-linear element (Fig. 2), which provides various levels of limitation of the output signal of the correction device (Fig. 3) , and can be made in the form of a linear amplifier, in which the saturation level is set by the signal Ф and can be implemented using additional stubs lysing cells.

Интегратор 10 служит для формирования линейно-изменяющегося напряжения на входе управляемого генератора 11 при наличии сигналов разгона (Р) или торможения (Т) контура фазовой автоподстройки частоты управляемого генератора 11.The integrator 10 serves to generate a linearly varying voltage at the input of a controlled generator 11 in the presence of acceleration (P) or braking (T) signals of the phase-locked loop of the frequency of the controlled generator 11.

Управляемый генератор 11 служит для формирования импульсов с заданной частотой следования, определяемой входным напряжением.The controlled generator 11 is used to generate pulses with a given repetition rate determined by the input voltage.

Управляемый ключ 2 служит для передачи на выход одного из входных сигналов в соответствии с управляющим сигналом Ф.Managed key 2 is used to transmit to the output of one of the input signals in accordance with the control signal F.

Контур ФАПЧВ 3 служит для стабилизации частоты вращения электропривода на основе принципа ФАПЧ.The PLL 3 circuit is used to stabilize the speed of the electric drive based on the PLL principle.

Импульсный датчик частоты вращения 4 служит для формирования требуемого количества импульсов частоты ƒОС за оборот вала электродвигателя.A pulse speed sensor 4 is used to generate the required number of frequency pulses ƒ OS per revolution of the motor shaft.

Импульсный датчик углового положения 5 служит для формирования определенного количества импульсов положения FОС за оборот вала электродвигателя.The pulse sensor of the angular position 5 is used to generate a certain number of pulses of the position F OS per revolution of the motor shaft.

Блок управления фазированием 7 служит для формирования управляющих сигналов (Р, Т) контуром фазовой автоподстройки частоты и сигнала Ф, управляющим управляемым ключом 2, в зависимости от фазового рассогласования импульсов с выхода генератора опорной частоты фазирования 6 (Fоп) и импульсного датчика углового положения 5 (Fос). Сигналы Р, Т, Ф управляют процессом фазирования.The phasing control unit 7 is used to generate control signals (P, T) by the phase-locked loop and the signal Ф, which controls the controlled key 2, depending on the phase mismatch of pulses from the output of the phasing reference frequency generator 6 (F op ) and the pulse encoder 5 (F OS ). Signals P, T, F control the phasing process.

При разгоне электродвигателя до синхронной частоты вращения управляющие сигналы на выходе блока управления фазированием 7 отсутствуют.When accelerating the motor to a synchronous speed, control signals at the output of the phasing control unit 7 are absent.

При этом на вход блока фазовой автоподстройки частоты вращения 3 поступает выходной сигнал генератора опорной частоты 1 через управляемый ключ 2, определяя разгон электродвигателя до синхронной скорости. В это же время на выходе управляемого генератора 11 частота следования импульсов повышается до тех пор, пока не сравняется с частотой ƒоп с выхода генератора опорной частоты 1.In this case, the output signal of the reference frequency generator 1 is supplied to the input of the phase-locked loop of the rotational speed 3 via a controlled key 2, determining the acceleration of the electric motor to synchronous speed. At the same time, at the output of the controlled generator 11, the pulse repetition rate increases until it reaches the frequency ƒ op from the output of the reference frequency generator 1.

Для надежной работы электропривода в режиме фазирования необходимо, чтобы темп изменения частоты следования импульсов управляемого генератора 11 в режимах разгона и торможения БФАПЧВ 3 превышал темп изменения частоты следования импульсов ƒос на выходе БФАПЧВ 3. Поэтому в электроприводе обеспечивается возможность изменения уровня насыщения нелинейного элемента 17 блока коррекции 9 по сигналу Ф с третьего выхода блока управления фазированием 7. В режимах разгона и торможения электропривода уровень насыщения задается большим, чем в режиме фазирования, для обеспечения большего темпа изменения частоты следования выходных импульсов управляемого генератора 11 за счет увеличения входного напряжения интегратора 10 и соответственно увеличения темпа изменения выходного сигнала интегратора 10.For reliable operation of the drive mode phasing requires that the rate of change pulse repetition frequency controlled oscillator 11 during acceleration and deceleration modes BFAPCHV 3 exceeded the rate of change pulse repetition frequency ƒ axes BFAPCHV outlet 3. Therefore, in the drive it is possible to change the saturation level of the nonlinear element block 17 correction 9 according to the signal Ф from the third output of the phasing control unit 7. In the modes of acceleration and braking of the electric drive, the saturation level is set higher than in the mode phasing, to ensure a greater rate of change in the repetition rate of the output pulses of the controlled generator 11 by increasing the input voltage of the integrator 10 and, accordingly, increasing the rate of change of the output signal of the integrator 10.

При вхождении импульсного частотно-фазового дискриминатора 8 в режим фазового сравнения импульсы на его входах в установившемся режиме оказываются сдвинутыми на 180°, а импульсы на входах делителей 12 и 13 частоты на два не имеют фазового сдвига, что позволяет исключить скачок фазовой ошибки на 180° в блоке фазовой автоподстройки частоты вращения при переходе в режим фазирования.When the pulse frequency-phase discriminator 8 enters the phase comparison mode, the pulses at its inputs in the steady state are 180 ° shifted, and the pulses at the inputs of the frequency dividers 12 and 13 do not have a phase shift of two, which eliminates a 180 ° phase error jump in the phase-locked loop of the rotational speed when switching to phasing mode.

После синхронизации электропривода на выходе блока ФАПЧВ появляется сигнал П, в блоке управления фазированием 7 определяется фазовое рассогласование импульсов частот Fоп и Fос на выходах генератора опорной частоты фазирования 6 и импульсного датчика углового положения 5 соответственно, которое пропорционально угловой ошибке электропривода Δα0. При наличии углового рассогласования, превышающего зону нечувствительности, запускается режим фазирования и на третьем выходе блока управления фазированием 7 появляется высокий уровень сигнала Ф, поступающий на второй вход блока коррекции 9 и уменьшающий уровень насыщения нелинейного элемента 17, в результате чего темп изменения частоты следования импульсов управляемого генератора 11 снижается до требуемого.After synchronization of the electric drive, the signal P appears at the output of the PLL unit, in the phasing control unit 7, the phase mismatch of the frequency pulses F op and F oc is determined at the outputs of the phasing reference frequency generator 6 and the pulse encoder of the angular position 5, respectively, which is proportional to the angular error of the electric drive Δα 0 . In the presence of an angular mismatch exceeding the deadband, the phasing mode is started and a high level of signal Ф appears at the third output of the phasing control unit 7, which goes to the second input of the correction unit 9 and decreases the saturation level of the nonlinear element 17, as a result of which the rate of change of the pulse repetition rate of the controlled generator 11 is reduced to the desired.

В результате в режиме фазирования блок ФАПЧВ 3 отрабатывает линейно нарастающую (убывающую) частоту задания с выхода управляемого генератора 11 без размыкания контура ФАПЧВ, что позволяет обеспечить равные по модулю ускорения электропривода в режимах разгона и торможения, не зависящие от момента нагрузки на валу электродвигателя. Таким образом, в режиме фазирования линейно изменяющийся выходной сигнал управляемого генератора 11 определяет ускорение электропривода меньше максимального на 10-15%, а в режимах разгона и торможения электропривода темп изменения выходного сигнала управляемого генератора 11 превышает максимальное ускорение электропривода (на 10-15%), чтобы обеспечить опережающую отработку контуром ФАПЧ изменений сигнала ƒоп.As a result, in the phasing mode, the phase-locked loop unit 3 fulfills a linearly increasing (decreasing) frequency of the task from the output of the controlled generator 11 without opening the phase-locked loop, which makes it possible to ensure equal acceleration of the drive in acceleration and braking modes, independent of the moment of load on the motor shaft. Thus, in the phasing mode, the linearly changing output signal of the controlled generator 11 determines the acceleration of the electric drive less than the maximum by 10-15%, and in the acceleration and braking modes of the electric drive, the rate of change of the output signal of the controlled generator 11 exceeds the maximum acceleration of the electric drive (by 10-15%), to provide advanced processing by the PLL of the signal changes ƒ op .

На управляющий вход управляемого ключа 2 поступает сигнал Ф с блока управления фазированием 7 и на вход блока фазовой автоподстройки частоты вращения 3 начинают поступать импульсы с управляемого генератора 11. Одновременно на первом выходе блока управления фазированием 7 появляется сигнал разгона Р, обеспечивающий линейное нарастание выходного сигнала интегратора 10 и соответственно частоты управляемого генератора 11 по закону ƒуг=ƒоп+Kt, где K - добротность разомкнутого контура фазовой автоподстройки частоты в режиме фазирования, t=0 в момент начала фазирования.The control input of the controlled key 2 receives the signal Ф from the phasing control unit 7 and the pulses from the controlled generator 11 begin to arrive at the input of the phase-locked loop of the speed 3. Simultaneously, an acceleration signal P appears at the first output of the phasing control unit 7, which provides a linear increase in the output signal of the integrator 10, and accordingly the frequency-controlled oscillator 11 by law y = ƒ ƒ op + Kt, where K - Q factor of the open loop of the phase locked loop mode phasing, t = 0 mo ent start phasing.

Добротность K задается меньше добротности блока фазовой автоподстройки частоты вращения 3, чтобы обеспечить обработку начального углового рассогласования Δα0 в режиме фазирования без выхода блока 3 в режимы насыщения.The quality factor K is set lower than the quality factor of the phase-locked loop of rotation frequency 3 in order to ensure the processing of the initial angular mismatch Δα 0 in the phasing mode without block 3 entering the saturation modes.

Режим разгона электропривода с постоянным ускорением продолжается до тех пор, пока начальное угловое рассогласование не уменьшится в два раза. В этот момент сигнал Р (разгон) становится равным 0 и появляется управляющий сигнал Т (торможение), что приводит к изменению направления интегрирования интегратора 10.The acceleration mode of the drive with constant acceleration continues until the initial angular mismatch is halved. At this moment, the signal P (acceleration) becomes equal to 0 and a control signal T (braking) appears, which leads to a change in the direction of integration of the integrator 10.

Частота выходного сигнала управляемого генератора 11 изменяется при этом по закону ƒуг=ƒ(tр)-K(t-tр), где f(tр) - значение, достигнутое частотой управляемого генератора 11 в процессе разгона электропривода в момент окончания процесса разгона tр.The frequency of the output signal of the controlled generator 11 changes in this case according to the law ƒ yr = ƒ (t p ) -K (tt p ), where f (t p ) is the value reached by the frequency of the controlled generator 11 during the acceleration of the electric drive at the time of the end of the acceleration process t r .

Окончание процесса фазирования определяется моментом появления сигнала П' на выходе ИЧФД 8 (после синхронизации контура ФАПЧ). При этом выходные сигналы блока управления фазированием 7 становятся равными 0 и на вход блока фазовой автоподстройки частоты вращения 3 через управляемый ключ 2 начинает поступать частота fоп с генератора опорной частоты вращения 1.The end of the phasing process is determined by the moment the signal P 'appears at the output of the ICHFD 8 (after synchronization of the PLL). In this case, the output signals of the phasing control unit 7 become equal to 0 and the frequency f op from the reference speed generator 1 begins to arrive at the input of the phase-locked loop of the rotational speed 3 through a controlled key 2.

Так как импульсы частоты с выхода управляемого генератора 11 в пропорциональном режиме работы контура ФАПЧ совпадают с импульсами частоты ƒоп, то переключение блока ФАПЧВ на задающую частоту ƒоп происходит без выхода блока ФАПЧВ 3 в режим насыщения. В результате не требуется повторная синхронизация блока ФАПЧВ 3 после окончания процесса фазирования.Since the frequency pulses from the output of the controlled oscillator 11 in the proportional operation mode of the PLL coincide with the frequency pulses ƒ op , the PLL block is switched to the set frequency ƒ op without the PLL 3 entering the saturation mode. As a result, re-synchronization of the PLL 3 block is not required after the end of the phasing process.

Для устранения нарушений алгоритма работы электропривода в режиме фазирования установка низких уровней сигналов Р, Т и Ф осуществляется по сигналу П', соответствующему синхронному режиму работы контура ФАПЧ. В этом случае контур ФАПЧВ подключается к ГОВЧ 1 с нулевыми начальными условиями по Δω.To eliminate violations of the algorithm of the electric drive in the phasing mode, the low levels of the signals P, T and F are set according to the signal P 'corresponding to the synchronous operation mode of the PLL. In this case, the PLL loop is connected to the GOVCH 1 with zero initial conditions for Δω.

При неполной отработке начального углового рассогласования из-за наличия напряжения смещения uсм интегратора 10 процесс фазирования повторяется, но уже при малом значении Δα, которое легко отрабатывается за 1-2 цикла.If the initial angular mismatch is incomplete due to the bias voltage u cm of the integrator 10, the phasing process is repeated, but already at a small value of Δα, which is easily worked out in 1-2 cycles.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность работы электропривода за счет использования сигнала Ф для изменения уровня насыщения нелинейного элемента 17, что позволило в режимах разгона и торможения электропривода обеспечить опережающую отработку контуром ФАПЧ изменений частоты задания ƒоп по сравнению с контуром ФАПЧВ.Thus, the proposed technical solution allows to increase the reliability of the drive by using the signal Ф to change the saturation level of the nonlinear element 17, which made it possible to accelerate the PLL circuit to change the reference frequency задания op in comparison with the PLL in the accelerator and PLL modes.

Claims (1)

Устройство для согласования углового положения синхронно вращающихся валов электродвигателей постоянного тока, содержащее последовательно соединенные генератор опорной частоты вращения, управляемый ключ и блок фазовой автоподстройки частоты вращения с импульсными датчиками частоты и углового положения, а также генератор опорной частоты фазирования, вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты вращения, блок управления фазированием, первый вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты вращения и входом второго делителя частоты, третий вход соединен с выходом генератора опорной частоты фазирования, второй и четвертый входы подключены соответственно к выходам импульсных датчиков частоты и углового положения, шестой вход подключен к выходу блока фазовой автоподстройки частоты вращения, а пятый вход - ко второму выходу импульсного частотно-фазового дискриминатора, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго делителей частоты, а первый выход подключен к первому входу первого логического элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к первому входу второго логического элемента ИЛИ-НЕ, вторые входы первого и второго логических элементов ИЛИ-НЕ подключены соответственно к первому и второму выходам блока управления фазированием, третий выход которого подключен к управляющему входу управляемого ключа, второй вход управляемого ключа подключен ко входу первого делителя частоты и к выходу управляемого генератора, выход второго логического элемента ИЛИ-НЕ подключен к первому входу блока коррекции, выход которого подключен ко входу интегратора, выход которого подключен ко входу управляемого генератора, отличающееся тем, что третий выход блока управления фазированием подключен ко второму входу блока коррекции, а блок коррекции содержит последовательно соединенные пропорционально-дифференциальный регулятор и управляемый нелинейный элемент, второй вход которого является вторым входом блока коррекции, а выход управляемого нелинейного элемента - выходом блока коррекции, вход пропорционально-дифференциального регулятора является первым входом блока коррекции.A device for matching the angular position of synchronously rotating shafts of DC motors, containing a series-connected reference frequency generator, a controlled key and a phase locked loop with pulse frequency and angular position sensors, as well as a phasing reference frequency generator, the input of which is connected to the output of the reference generator speed, phasing control unit, the first input of which is connected to the output of the reference speed generator and input m of the second frequency divider, the third input is connected to the output of the phasing reference frequency generator, the second and fourth inputs are connected respectively to the outputs of the pulse frequency and angular position sensors, the sixth input is connected to the output of the phase-locked loop and the fifth input is connected to the second pulse frequency output -phase discriminator, the first and second inputs of which are connected respectively to the outputs of the first and second frequency dividers, and the first output is connected to the first input of the first logic element and OR NOT, the output of which is connected to the first input of the second logical element OR NOT, the second inputs of the first and second logic elements OR NOT connected respectively to the first and second outputs of the phasing control unit, the third output of which is connected to the control input of the managed key, the second the input of the controlled key is connected to the input of the first frequency divider and to the output of the controlled generator, the output of the second logic element is NOT connected to the first input of the correction unit, the output of which is connected to the integ a rotor, the output of which is connected to the input of a controlled generator, characterized in that the third output of the phasing control unit is connected to the second input of the correction unit, and the correction unit contains a proportional-differential controller and a controllable nonlinear element connected in series, the second input of which is the second input of the correction unit, and the output of the controlled nonlinear element is the output of the correction block, the input of the proportional-differential controller is the first input of the correction block.
RU2017139810U 2017-11-15 2017-11-15 DEVICE FOR AGREEMENT OF ANGULAR POSITION OF SYNCHRONOUS ROTATING SHAFT OF DC ELECTRIC MOTORS RU178108U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017139810U RU178108U1 (en) 2017-11-15 2017-11-15 DEVICE FOR AGREEMENT OF ANGULAR POSITION OF SYNCHRONOUS ROTATING SHAFT OF DC ELECTRIC MOTORS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017139810U RU178108U1 (en) 2017-11-15 2017-11-15 DEVICE FOR AGREEMENT OF ANGULAR POSITION OF SYNCHRONOUS ROTATING SHAFT OF DC ELECTRIC MOTORS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU178108U1 true RU178108U1 (en) 2018-03-23

Family

ID=61703752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017139810U RU178108U1 (en) 2017-11-15 2017-11-15 DEVICE FOR AGREEMENT OF ANGULAR POSITION OF SYNCHRONOUS ROTATING SHAFT OF DC ELECTRIC MOTORS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU178108U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU834822A1 (en) * 1979-01-04 1981-05-30 Ленинградский Ордена Ленина Политех-Нический Институт Им. M.И.Калинина Device for matching angular position of synchronously rotating shafts of electric motors
US4405884A (en) * 1981-04-27 1983-09-20 Weber Harold J Shaft position synchronization means for multiple synchronous induction motors
SU1100700A1 (en) * 1983-03-04 1984-06-30 Предприятие П/Я Г-4514 Device for matching angular positions of shafts of d.c.motors rotating in synchronism
RU145048U1 (en) * 2014-04-29 2014-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" DEVICE FOR AGREEMENT OF ANGULAR POSITION OF SYNCHRONOUS ROTATING SHAFT OF DC ELECTRIC MOTORS

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU834822A1 (en) * 1979-01-04 1981-05-30 Ленинградский Ордена Ленина Политех-Нический Институт Им. M.И.Калинина Device for matching angular position of synchronously rotating shafts of electric motors
US4405884A (en) * 1981-04-27 1983-09-20 Weber Harold J Shaft position synchronization means for multiple synchronous induction motors
SU1100700A1 (en) * 1983-03-04 1984-06-30 Предприятие П/Я Г-4514 Device for matching angular positions of shafts of d.c.motors rotating in synchronism
RU145048U1 (en) * 2014-04-29 2014-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" DEVICE FOR AGREEMENT OF ANGULAR POSITION OF SYNCHRONOUS ROTATING SHAFT OF DC ELECTRIC MOTORS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6121747A (en) Electric motor controller
JPH05957B2 (en)
JPS6322092B2 (en)
RU178108U1 (en) DEVICE FOR AGREEMENT OF ANGULAR POSITION OF SYNCHRONOUS ROTATING SHAFT OF DC ELECTRIC MOTORS
US4540945A (en) Variable-frequency oscillation circuit
US3648138A (en) Arrangement for frequency-analogous speed control of an induction machine fed through an inverter
RU145048U1 (en) DEVICE FOR AGREEMENT OF ANGULAR POSITION OF SYNCHRONOUS ROTATING SHAFT OF DC ELECTRIC MOTORS
FR2466898A1 (en) SYNCHRONOUS MOTOR CONTROL, IN PARTICULAR FOR GYROSCOPE
GB2089602A (en) Controllable Reference Oscillator
SU1100700A1 (en) Device for matching angular positions of shafts of d.c.motors rotating in synchronism
US3553555A (en) Electric motor speed control apparatus, system and method
SU1612368A1 (en) Arrangement for matching angular positions of timed shafts of d.c. motors
US4489279A (en) Variable-frequency oscillator having a crystal oscillator
RU143608U1 (en) STABILIZED ELECTRIC DRIVE
RU187266U1 (en) Stabilized Electric Drive
RU2422978C1 (en) Synchronous-cophased electric drive
Bubnov et al. Methods of phasing electric drive with phase lock
JP4067616B2 (en) Motor speed control device
SU1661951A1 (en) Dc electric drive
SU686134A1 (en) Synchronized dc electric drive
SU1106000A1 (en) Process for phasing rotary shaft of electric motor
RU2342762C1 (en) Pulse frequency and phase control system of motor rotation speed
SU834822A1 (en) Device for matching angular position of synchronously rotating shafts of electric motors
SU1040584A1 (en) Device for matching angular positions of synchronously rotating shafts of electric motors
Bubnov et al. Development of Control Methods of Phase-locked Electric Drive with Improved Dynamic Performance