RU1798907C - Цифровой модул тор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в преобразовател х системы управлени . Цифровой модул тор содержит генератор пр моугольных .импульсов, счетчики, триггер знака, триггер, элементы ИЛИ, инвертор, элементы I/I. элементы W-HE, дешифратор, формирователи импульсов, схему ограничени , схему:сброса, выходные шины, шины входного сигнала, шину знака, шины датчика положени  ротора синхронного двигател . Использование данного устройства позвол ет обеспечить управление цифровым модул тором транзисторных ключей в силовой цепи синхронного двигател , 4 ил., 1 табл. .

Description

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в преобразовател х систем управлени .

Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  за счет обеспечени  управлени  цифровым модул тором силовых транзисторных ключей в силовой цепи синхронного двигател .

На фиг.1 представлены временные диаграммы сигналов датчика положени  ротора синхронного двигател  и необходимый пор док включени  транзисторов силового моста; на фиг.2 - функциональна  схема цифрового модул тора; на фиг.З - функциональна  схема схемы ограничени ; на фиг.4 - временные диаграммы работы устройства.

Управление синхронным двигателем осуществл етс  изменением напр жени  в фазах обмоток статора. Это достигаетс  путем широтно-импульсной модул ции включенного и выключенного состо ний соответствующей пары силовых транзисторных ключей трехфазного моста. Выбор

пары работающих транзисторных ключей осуществл етс  в функции углового положени  ротора синхронного двигател  (см. Чернов Е.А., Кузьмин В.П, Комплектные электроприводы станков с ЧПУ Справочное пособие.-Горький: Волга-В тское книжное издательство, 1989 г, - с. 161-228).

Пор док включени  транзисторов в зависимости от сигналов встроенного датчика положени  ротора синхронного двигател  и направлени  вращени  вала двигател  приведен на фиг.1.

Ввод  в рассмотрение знак направлени  вращени  и принима , что направлению вперед соответствует логический нуль, а направлению назад -логическа  единица, составим таблицу (см.таблицу ) состо ни  схемы выбора транзисторов. При этом учтем, что фаза з датчика подключена к 1-му (младшему ) разр ду схему выбора, фаза b - код 2-му разр ду, фаза с - к 3-му разр ду, а знак направлени  - к 4-му (старшему) разр ду.

LO

Ч Ю 00

ю

О NJ

Следовательно, схема выбора транзисторов должна представл ть собой дешифратор с четырьм  входами и шестью выходами. Возьмем за основу технической реализации схемы выбора ключей дешифратор , например, К155ИДЗ, позвол ющий преобразователь четырехразр дный код в направление низкого логического уровн , по вл ющеес  на одном из шестнадцати выходов Fo+Fis. Причем коду Na на входе соответствует тот же пор дковый номер FN« выхода. Тогда сигналам выбора транзисторного ключа Sk (К 1,2,...6) соответствуют следующие логические функции

Si FlFsFviFio; 82 Р2РзРг1Р1з; Зз F7FHF9FTT; S/i T2T FgFT3;

. Ss F FsFioFTT; SB FTFsF FT.,

Цифровой модул тор (фиг.2) содержит генератор 1 пр моугольных импульсов, счетчики 2 и 3, триггер 4 знака, триггер 5, элементы 6 и 7 ИЛИ, инвертор 8, элементы 9, 10, 11, 12; 13, 14, 15, 16, 17, 18 и 19 И, элементы 20, 21, 22, 23, 24 и 25 И-НЕ-, дешифратор 26, формирователи 27, 28 и 29 импульсов, схему 30 ограничени , схему 31 сброса, выходные, шины 32, 33, 34, 35, 36 и 37, шины 38 входного сигнала, шину 39 знака , шины 40, 41, 42 датчика положени  ротора синхронного двигател . Выход генератора 1 пр моугольных импульсов соединен со счетным входом счетчика 3 и первыми входами элементов 6 и 7 ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с пр мым и инверсным выходами триггера 4 знака, первый вход которого соединен с шиной 39 знака, а второй вход (вход стробмро- вани ) - с выходом инвертора 8. Выходы элементов 6 и 7 ИЛИ соединены соответственно с входами обратного и пр мого счета счетчика 2, выход переноса которого соединен с первым входом элемента 9 И. Разр дные входы счетчика 2 соединены с выходом схемы 3. ограничени , разр дные входы которой соединены с шиной 38 входного сигнала , а знаковый вход - с шиной 39 знака. Разр дные входы счетчика 3 соединены с общей шиной, а выход переноса-с первым входом элемента 10 И, выход которого соединен с первым входом элемента 11 И, выход которого соединен с первым входом (входом сброса)триггера 5 и первым входом элемента 12 И, выход которого соединен с входами записи информации счетчиков 2 и 3 и входом инвертора.8. Второй вход элемента 10 И соединен с выходом схемы 31 сброса. Пр мой выход триггера 4 знака сое

динен с первым входом (старший разр д) дешифратора 26 и входом формировател  27 импульсов, а инверсный выход -с входом формировател  28 импульсов. Выходы фор5 мирователей 27 и 28 импульсов соединены соответственно с первым и вторым входами элемента 13 И, выход которого соединен со вторыми входами элементов 9 и 12 И и входом формировател  29 импульсов, выход ко-.

Ю торого соединен со вторым входом .элемента 11 И. Выход элемента 9 И соединен со вторым входом (входом установки) триггера 5, инверсный выход которого соединен с первыми входами элементов 14, 15,

15 16, 17, 18 и 19 И. Второй (3 разр д), третий (2-разр д) и четвертый (1 разр д) входы дешифратора 26 соединены с шинами 40 (фаза с), 41 (фаза Ь) и 42 (фаза а) датчика положени  ротора синхронного двигател . Первый

20 выход (FiJ дешифратора 26 соединен с первыми входами элементов 20 и 25 И-НЕ. Второй (Fz) выход дешифратора 26 соединен с первыми входами элементов 21 и 23 И-НЕ. Третий (Fa) выход дешифратора 26 соединен

25 со вторыми входами элементов И 21 и 25 И-НЕ. Четвертый (F/i) дешифратора 26 соединен с первыми входами элементов 22 и 24 И-НЕ..П тый (Fs) выход дешифратора 26 соединен со вторыми входами элементов 20 и

30 24 И-НЕ, Шестой (Fe) выход дешифратора 26 соединен со вторыми входами элементов 22 и 23. И-НЕ. Седьмой (Fg) выход дешифратора 26 соединен с третьими входами элементов 22 и 23 И-НЕ. Восьмой (Рю) выход дешифра35 тора 26 соединен с третьими входами элементов 20 и 24 И-НЕ. Дев тый (Fn) выход дешифратора 26 соединен с четвертыми входами элементов 22 и 24 И-НЕ. Дес тый (Fi2J выход дешифратора 26 соединен с

40 третьими входами 21 и 25 И-НЕ. Одиннадцатый (Fis) выход дешифратора 26 соединен с четвертыми входами элементов 21 и 23. И-НЕ. Двенадцатый (Fi4) выход дешифратора 26 соединен с четвертыми входами эле45 ментов 20 и 25 И-НЕ. Выходы элементов 20, 21,22, 23, 24 и 25 И-НЕ соединены соответственно со вторыми входами элементов 14, 15,16, 17,18 и 19 И, выходы которых соединены соответственно с выходными шинами

50 32, 33, 34, 35, 36 и 37.

Генератор 1 пр моугольных импульсов может быть выполнен, например, на микросхеме К155ЛАЗ с кварцевой стабилизацией или с врем задающим конденсатором.

55 Счетчики 2 и 3 реализованы, например, на микросхемах К155ИЕ7, причем выход переноса может быть сформирован подключением на соответствующий выходной разр д одновибратора К155АГ1 или объединением через элемент И штатных выходов переноса . Триггер 4 знака и триггер 5, например, выполнены на микросхемах К155ТМ2, элементы 6 и 7 ИЛИ- на микросхеме К155ЛЛ1, инвертор 8 - на микросхеме К155ЛН1, элементы 9, 10, 11,12, 13, .14. 15, 16, 17, 18 и 19 И - на микросхемах К155ЛИ1, элементы 20, 21. 22, 23, 24 и 25 И-НЕ - на микросхемах К155ЛА1, дешифратор 26 - на микросхеме К155ИДЗ, формирователи 27, 28 и 29 импульсов - на микросхемах К155АГЗ.

Схема 30 ограничени  (фиг.З) содержит, например, группу 43 элементов ИЛИ, группу 44 элементов И, элемент 45 И-НЕ, элемент 46 ИЛИ, элемент 47 ИЛИ, элемент 48 ИЛИ-НЕ, инвертор 49.

В зависимости от величины, на которой должен быть ограничен входной сигнал, п- разр дные входы шины 38 разбиваютс  на две группы: с 1 до (п - т) и с (п - т + 1) до п, причем . Перва  группа разр дов - с 1 до (п - т) соединена с первыми входами группы 43 элементов ИЛИ, выходы которых соединены с первыми входами группы 44 элементов И, выходы которых  вл ютс  (п - т)- младшими разр дами выхода схемы 30 ограничени . Втора  группа разр дных входов шины 38 - с (п - m + 1) до п -  вл ютс  соответствующими разр дами выхода схемы 30 ограничени . Они соединены с гп-вхо- дами элемента 45 И-НЕ и элемента 46 ИЛИ. Выход элемента 45 И-НЕ соединен с первым входом элемента 47 ИЛИ, выход которого соединен со вторыми входами группы 44 элементов И.. Выход элемента 46 ИЛИ соединен с первым входом элемента 48 ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с выходом инвертора 49, а выход - со вторыми входами группы 43 элементов ИЛИ. Второй вход элемента 47 ИЛИ и вход инвертора 49 соединены с шиной 39 знака.

Схема 31 сброса, например, может быть выполнена в виде последовательно соединенных резистора и конденсатора, причем второй вывод резистора присоедин етс  к шине питани , а второй вывод конденсатора - к общей шине. Вывод сопротивлени , соединенный с конденсатором,  вл етс  выходом схемы 31 сброса.

Цифровой модул тор работает следующим образом.

После включени  напр жени  питани  схема 31 сброса формирует сигнал, который через элементы 10 и 11 И устанавливает триггер 5 в исходное состо ние и далее через элемент 12 И стробирует счетчики 2 и 3 и далее через инвертор 8 стробирует триггер 4 знака. При этом входной сигнал, пройд  через схему 30 ограничени , записываетс  в пр мом (при положительном знаке сигнала) или в обратном (при от0

5

0

5

рицательном знаке сигнала) коде в счетчик 2, а код знака этого сигнала записываетс  в триггер 4 знака.

В зависимости от знака входного сигнала импульсы генератора 1 с частотой f0 проход т либо через элемент 6 ИЛИ (знак положительный) либо через элемент 7 ИЛИ (знак отрицательный) и поступают соответственно либо на вход обратного счета, либо на вход пр мого счета счетчика 2. В зависимости от величины N входного сигнала на выходе переноса счетчика 2 через интервал времени

n-N Ъ

после стробировэни  по витс  отрицательный импульс (фиг.4а)л. Этот отрицательный импульс с выхода счетчика 2, пройд  через элемент 9И поступает на вход установки триггера 5, на инверсном выходе которого при этом по вл етс  сигнал низкого уровн  (фиг.4в). Через интервал времени

2П

t2 T о

0

5

0

где п - количество разр дов двоичного счетчика , после стробировани  на выходе счетчика 3 по витс  отрицательный импульс (фиг.46), который пройд  через элементы 10 и 11 устанавливает на инверсном выходе триггера 5 сигнал высокого уровн .

Этот же отрицательный импульс с выхода переноса счетчика 3 через элементы 10, 11 и 12 И стробирует счетчики 2 и 3 и далее через инвертор 8 - триггер 4 знака. Процесс формировани  выходных сигналов счетчиков 2 и 3 и триггера 5 повтор етс . В результате на выходе триггера 5 (фиг.4в) получаетс  сигнал со скважностью

v .N.

гуп

В зависимости от соотношени  сигналов датчика положени  ротора синхронного двигател , по вл ющихс  на шинах 40, 41, 5 42 (фиг.4г, д, е, соответственно), дешифратор 26 и элементы 20, 21. 22. 23, 24 и 25 И-НЕ, реализующие логические функции (1), подают сигналы высокого уровн .на входы той или иной пары элементов 14, 15, 16, 17, 18 и 19 И. В результате широтно-модулиро- ванный сигнал поступает на соответствующие выходы 32, 33, 34, 35, 36, 37 (фиг.4ж, з, и, к, л, м) модул тора.

Формирователи 27, 28 и 29 импульсов и 5 элемент 13И необходимы дл  формировани  раздвижки фронтов при перемене знака сигнала задани .

Таким образом, дополнительное введение в цифровой модул тор формировател  импульсов, элементов И, дешифратора и

0

элементов И-НЕ с соответствующими св з ми позвол ет обеспечить в нем способность управлени  транзисторными ключами в силовой цепи синхронного двигател .

Claims (1)

1. Формула и зоб рете ки  Цифровой модул тор, содержащий вый и второй счетчики, триггер знака, генератор пр моугольных импульсов, триггер, первый и второй элементы ИЛИ, инвертор, первый, второй, третий и четвертый элемен- ты И, первый и второй формирователи импульсов , схему ограничени  и схему сброса, причем выход генератора пр моугольных импульсов соединен с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с пр мым и инверсным выходами триггера знака, первый вход которого соединен с шиной знака, а второй вход - с выходом инвертора , вход которого соединен с входами записи информации первого и второго счетчиков , выход переноса первого счетчика соединен с первым входом первого элемента И, разр дные входы второго счетчика соединены с общей шиной, а выход переноса - с первым входом второго элемента И, разр дные в ходы первого счетчика соединены с выходами схемы ограничени , разр дные в ходы которой соединены с шинами входного сигнала, а знаковый вход - с шиной знака, выход схемы сброса соединен с вторым входом второго элемента И, о т л и ч а ю щи й- с   тем, что, с целью расширени  области применени  за счет обеспечени  управлени  цифровым модул тором транзисторных ключей в силовой цепи синхронного двигател , в него дополнительно введены третий формирователь импульсов, п тый, шестой, седьмой, восьмой, дев тый, дес тый и одиннадцатый элементы И, дешифратора пер- вый, второй, третий, четвертый, п тый и шестой элементы И-НЕ, причем выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с входами обратного и пр мого счета первого счетчика, выход гене- ратора пр моугольных импульсов соединен со счетным входом второго счетчика; выход второго элемента И соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с первыми входамитриггера и чет- вертого элемента И, выход которого соединен с входами записи информации первого и второго счетчиков, пр мой выход триггера

   знака соединен с первым входом дешифратора и входом первого формировател  импульсов , а инверсный выход - с входом второго формировател  импульсов, выходы первого и второго формирователей импульсов соединены соответственно с первым и вторым входами п того элемента И, выход которого соединен с вторыми входами первого и четвертого элементов И и входом третьего формировател  импульсов, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, выход первого элемента И соединен с вторым входом триггера, инверсный выход которого соединен с первыми входами шестого, седьмого, восьмого, дев того , дес того и одинадц того элементов И, второй, третий и четвертый входы дешифратора соединены с шинами датчика положени  ротора синхронного двигател , первый выход дешифратора соединен с первыми входами первого и шестого элементов И- НЕ, второй выход дешифратора соединен с первыми входами второго и четвертого элементов И-НЕ, третий выход дешифратора соединен с вторыми входами второго и шестого элементов И-НЕ, четвертый выход дешифратора соединен с первыми входами третьего и п того элементов И-НЕ, п тый выход дешифратора соединен с вторыми входами первого и п того элементов М-НЕ, шестой выход дешифратора соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И-НЕ, седьмой выход дешифратора соединен с третьими входами третьего и четвертого элементов И-НЕ, восьмой выход дешифратора соединен с третьими входами первого и п того элементов И-НЕ, дев тый выход дешифратора соединен с четвертыми входами третьего и п того элементов И-НЕ, дес тый выход дешифратора соединен с третьими входами второго и шестого элементов И-НЕ, одиннадцатый выход дешифратора соединен с четвертыми входами второго и четвертого элементов И-НЕ, двенадцатый выход дешифратора соединен с четвертыми входами первого и шестого элементов И-НЕ, выходы первого, второго, третьего, четвертого, п того и шестого элементов И-НЕ соединены соответственно с вторыми входами шестого, седьмого, восьмого , дев того, дес того и одиннадцатого элементов И, выходы которых соединены с выходными шинами.

   t У. V:; ;;: :;   v -. --;- - ; .-.-.

   irnriTTTirirnrl ТПГ1ГПГПГТГТГЛГПГТ Т

   JTJlJTJTJ

   JlJlJl-rLrLrLTLn.

   J JlXLTUarLnjl.

   J

   JTJlJTJTJTJTLrt-TL.

   JTJTJ1JTJTJTJTJ-L.