RU2127940C1 - Electric drive - Google Patents
Electric drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2127940C1 RU2127940C1 RU96106871/09A RU96106871A RU2127940C1 RU 2127940 C1 RU2127940 C1 RU 2127940C1 RU 96106871/09 A RU96106871/09 A RU 96106871/09A RU 96106871 A RU96106871 A RU 96106871A RU 2127940 C1 RU2127940 C1 RU 2127940C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- frequency
- trigger
- divider
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах регулирования угловой скорости, в частности в электроприводах с широким диапазоном стабилизации угловой скорости, в которых в качестве датчика обратной связи используется сельсин или аналогичное ему устройство, например синусно-косинусный вращающийся трансформатор. The invention relates to electrical engineering and can be used in angular velocity control systems, in particular in electric drives with a wide range of angular velocity stabilization, in which selsyn or a similar device, for example, a sine-cosine rotary transformer, is used as a feedback sensor.
Известен электропривод [1], включающий в себя замкнутый контур регулирования, состоящий из последовательно включенных формирователя, устройства коррекции, фазового дискриминатора, силового ключа, электродвигателя и сельсина, обмотки возбуждения которого через согласующее устройство и первый делитель частоты подключены к выходу генератора задающей частоты, который также соединен через второй делитель со вторым входом фазового дискриминатора. Такое устройство обеспечивает малую погрешность стабилизации угловой скорости, для изменения уровня которой используется согласованное управление первым и вторым делителем частоты. Плавность и диапазон регулирования угловой скорости в таком устройстве относительно невысоки, а регулировочная характеристика существенно нелинейна. Known electric drive [1], which includes a closed loop control, consisting of serially connected driver, correction device, phase discriminator, power switch, electric motor and selsyn, the field winding of which through the matching device and the first frequency divider are connected to the output of the oscillating frequency generator, which also connected through a second divider to the second input of the phase discriminator. Such a device provides a small error in the stabilization of the angular velocity, for changing the level of which the coordinated control of the first and second frequency divider is used. The smoothness and range of control of angular velocity in such a device are relatively low, and the adjustment characteristic is substantially non-linear.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является электропривод постоянного тока [2], функциональная схема которого приведена на фиг. 1. Closest to the proposed device is a DC drive [2], a functional diagram of which is shown in FIG. 1.
Электропривод содержит электродвигатель 1 с установленным на валу сельсином 2. Генератор 3 задающей частоты через последовательно соединенные первый делитель 4 частоты и согласующий элемент 5 подключен к входу сельсина, выход которого через последовательно соединенные формирователь 6 прямоугольных импульсов и блок 7 коррекции подключен к первому входу фазового дискриминатора 8. Второй вход фазового дискриминатора 8 подключен к выходу второго делителя 9 частоты, первый вход которого соединен с выходом блока 10 задания. Кроме того, электропривод содержит третий делитель 11 частоты, два триггера 12, 13 и логический элемент И 14, выход которого соединен со вторым входом второго делителя 9 частоты. Выход фазового дискриминатора 8 через силовой ключ 15 соединен с якорной обмоткой электродвигателя 1. Первый вход логического элемента И 14 подключен к выходу генератора 3 задающей частоты, первому входу третьего делителя 11 частоты и счетному входу триггера 12, вход сброса которого объединен с его выходом и входом сброса второго триггера 13, прямым выходом соединенным с информационным входом первого триггера 12, а инверсным - со вторым входом логического элемента И 14. Выход третьего делителя 11 частоты подключен к входу установки второго триггера 13, а второй вход - ко второму выходу блока 10 задания. The electric drive comprises an
Такие электроприводы обеспечивают малую погрешность стабилизации угловой скорости при широком диапазоне ее изменения и высокой плавности ее регулирования. Однако, как следует из [2], регулировочная характеристика устройства не является линейной, то есть одинаковое изменение кода задания с блока 10 задания не приводит к пропорциональным им изменениям угловой скорости при разных ее значениях. Это усложняет процесс управления электроприводом особенно при отработке непрерывных траекторий. Кроме того, регулировочная характеристика несимметрична при разных направлениях вращения вала электродвигателя 1. Such electric drives provide a small error in the stabilization of angular velocity with a wide range of its changes and high smoothness of its regulation. However, as follows from [2], the adjustment characteristic of the device is not linear, that is, the same change in the task code from
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в расширении, функциональных возможностей электропривода. Для этого в известное устройство введен синтезатор частоты, построенный на базе двоичного нормированного умножителя, мультиплексор, третий триггер и новые взаимосвязи известных элементов, причем вход введенного в известное устройство третьего триггера, а также первый вход синтезатора частоты и вход разрешения мультиплексора подключены к выходу генератора задающей частоты, а третий делитель частоты включен между выходом синтезатора и вторым входом первого триггера. Выход нового триггера соединен со вторым входом второго триггера и с первым и третьим информационными входами мультиплексора, на второй его информационный вход подан сигнал высокого уровня, а на четвертый - низкого. Выход второго триггера подключен к первому управляющему входу мультиплексора, второй управляющий вход которого соединен с блоком задания, который также связан с входами управления синтезатора частоты и третьего делителя. Выход мультиплексора подключен к входу второго делителя частоты. The technical result of the invention is to expand the functionality of the electric drive. To do this, a frequency synthesizer based on a normalized binary multiplier, a multiplexer, a third trigger and new interconnections of known elements are introduced into the known device, the input of the third trigger introduced into the known device, as well as the first input of the frequency synthesizer and the multiplexer resolution input connected to the output of the master oscillator frequency, and a third frequency divider is connected between the output of the synthesizer and the second input of the first trigger. The output of the new trigger is connected to the second input of the second trigger and to the first and third information inputs of the multiplexer, a high level signal is supplied to its second information input, and a low signal to the fourth. The output of the second trigger is connected to the first control input of the multiplexer, the second control input of which is connected to the reference unit, which is also connected to the control inputs of the frequency synthesizer and the third divider. The multiplexer output is connected to the input of the second frequency divider.
На фиг. 2 приведена функциональная схема электропривода. In FIG. 2 shows a functional diagram of an electric drive.
Электропривод содержит электродвигатель 1 с установленным на валу сельсином 2 или многополюсным синусно-косинусным вращающимся трансформатором. Генератор 3 задающей частоты через последовательно соединенные первый делитель 4 частоты и согласующий элемент 5, подключен к входу сельсина 2, выход которого через последовательно соединенные формирователь 6 прямоугольных импульсов и блок 7 коррекции подключен к первому входу фазового дискриминатора 8. Второй вход фазового дискриминатора 8 подключен к выходу второго делителя 9 частоты, вход которого соединен с выходом мультиплексора 10. Кроме того, электропривод содержит третий делитель 11 частоты, три триггера 12, 13, 14 и синтезатор частоты 17, выполненный на базе двоичного нормированного умножителя частоты, выход которого соединен с первым входом третьего делителя 11 частоты. Выход фазового дискриминатора 8 через силовой ключ 15 соединен с якорной обмоткой электродвигателя 1. К выходу генератора 3 задающей частоты подключены первый вход синтезатора частоты 17, вход третьего триггера 14 и вход разрешения работы мультиплексора 10, первый вход управления которого соединен с прямым выходом второго триггера 13, инверсный выход которого подключен к первому входу первого триггера 12, выход которого подключен к первому входу второго триггера 13. Второй вход второго триггера 13 соединен с выходом третьего триггера 14. Второй вход триггера 12 соединен с выходом третьего делителя 11, вход управления которого подключен ко второму выходу блока задания 16. Первый выход блока задания 16 связан со вторым входом синтезатора 17 частоты, а третий выход блока задания 16 связан со вторым управляющем входом мультиплексора 10, первый и третий информационные входы которого подключены к выходу третьего триггера 14. На второй информационный вход мультиплексора 10 подан сигнал высокого уровня, а на четвертый - низкого уровня. The electric drive comprises an
На фиг. 3 приведены временные диаграммы, поясняющие его работу, где цифрами указываются сигналы на выходах соответствующих элементов устройства, при этом сигналы на прямом выходе триггера 13 и втором управляющем входе мультиплексора 10, связанном с блоком задания 16, обозначены цифрами, соответствующими номерам этих элементов. In FIG. 3 is a timing diagram explaining its operation, where the numbers indicate the signals at the outputs of the corresponding elements of the device, while the signals at the direct output of the
Электропривод работает следующим образом. The electric drive operates as follows.
Вращение вала исполнительного электродвигателя 1 и механически связанного с ним ротора сельсина 2, обмотки возбуждения которого подключены к выходу согласующего элемента 5, приводит к появлению на измерительной обмотке сельсина сигнала с частотой fz, определяемой как
где f0 - частота питающего сигнала сельсина 2, получаемая после деления частоты генератора 3 первым делителем 4;
Ω - частота вращения вала электродвигателя 1;
p - число пар полюсов сельсина 3.The rotation of the shaft of the
where f 0 is the frequency of the
Ω is the frequency of rotation of the shaft of the
p is the number of pairs of
При этом в случае Ω > 0 fz>f0, а при Ω < 0 - fz<f0. Прямоугольные импульсы с частотой fz с выхода формирователя 6 через блок 7 коррекции поступают на первый вход фазового дискриминатора 8. Блок 7 коррекции изменяет фазу выходного сигнала формирователя 6 таким образом, что обеспечивается устойчивая работа электропривода. В квазиустановившемся режиме фазовый сдвиг импульсов на выходе блока 7 коррекции относительно выходного сигнала формирователя 6 равен нулю или некоторой постоянной величине [3], а частоты этих сигналов равны.Moreover, in the case Ω> 0, f z > f 0 , and for Ω <0, f z <f 0 . Rectangular pulses with a frequency f z from the output of the
На второй вход фазового дискриминатора 8 поступает сигнал частоты задания f9, получаемый из частоты f3 генератора 3 задающей частоты путем ее преобразования с помощью делителей 9 и 11, а также синтезатора частоты 17 и мультиплексора 10. Фазовый дискриминатор 8 выявляет разность фаз частоты f9 задания и обратной связи f2, причем величина фазового сдвига этих частот пропорциональна интегралу от их разности, а следовательно, и интегралу от ошибки стабилизации угловой скорости Ω[3]. Отсюда следует, что в квазиустановившемся режиме работы имеет место следующее равенство:
f2 = f9. (2)
Широтно-импульсный сигнал с выхода фазового дискриминатора 8 с частотой следования импульсов f2, длительность которого определяется разностью фаз частот f9 и f7, усиливается силовым ключом 15 и поступает на якорную обмотку электродвигателя 1.The second input of the phase discriminator 8 receives the signal of the frequency of the reference f 9 obtained from the frequency f 3 of the generator 3 of the setting frequency by converting it using dividers 9 and 11, as well as a
f 2 = f 9 . (2)
The pulse-width signal from the output of the phase discriminator 8 with a pulse repetition rate f 2 , the duration of which is determined by the phase difference of the frequencies f 9 and f 7 , is amplified by a
Для задания уровня угловой скорости используется блок 16, который управляет работой синтезатора 17 частоты, мультиплексора 10 и третьего делителя частоты 11. При этом значение частоты f17 на выходе синтезатора 17 частоты, построенного на базе двоичного нормированного умножителя частоты [4], определяется как:
где f3 - частота сигнала генератора 3 задающей частоты;
K17 - код управления синтезатором 17 частоты, поступающий с первого выхода блока 16 задания;
N - число разрядов двоичного нормированного умножителя частоты, которое может изменяться от 6 до 12.To set the level of angular velocity, a
where f 3 is the frequency of the signal of the
K 17 - control code of the
N is the number of bits of the normalized binary frequency multiplier, which can vary from 6 to 12.
Частота f11 на выходе делителя 11 определяется выражением
где K11 - коэффициент пересчета делителя 11, значение которого задается блоком 16.The frequency f 11 at the output of the divider 11 is determined by the expression
where K 11 is the conversion factor of the divider 11, the value of which is set by
Мультиплексор 10 осуществляет передачу сигнала с одного из его информационных входов на выход блока в зависимости от значения сигналов на его входах управления при низком значении напряжения на входе разрешения мультиплексора 10. The
Изменение направления вращения электродвигателя 1 осуществляется при изменении уровня сигнала на втором управляющем входе мультиплексора 10. Changing the direction of rotation of the
В исходном состоянии на прямом выходе триггера 13 присутствует сигнал низкого уровня. Частота на выходе триггера 14 - f14 в два раза меньше частоты генератора 3 задающей частоты f3.In the initial state, a direct signal of a low level is present at the direct output of the
В режиме 0 (фиг. 3) электропривод работает в режиме силового удержания при нулевом значении угловой скорости вала электродвигателя 1. При этом код управления синтезатором 17 частоты равен нулю, а следовательно
f17 = 0,
то есть сигнал на выходе делителя 11 частоты остается неизменным, а следовательно, триггеры 12 и 13 не переключаются. В зависимости от значения сигнала на втором управляющем входе мультиплексора 10 (рассмотрен случай, когда этот сигнал низкого уровня) при низком потенциале на входе разрешения к его выходу оказываются подключенными первый или третий информационный входы мультиплексора 10, то есть выходы триггера 14. При высоком уровне этого сигнала на выходе мультиплексора 10 появляется напряжение высокого уровня на время, равное длительности низкого уровня сигнала генератора 3 задающей частоты. Частота следования этих импульсов равна f14. Частота сигнала на выходе делителя 9 частоты f9, определяемая как
где f10 - частота на выходе мультиплексора 10;
K9 - коэффициент пересчета делителя 9, равна частоте питания сельсина 2 - f5.In mode 0 (Fig. 3), the drive operates in power hold mode at zero value of the angular velocity of the
f 17 = 0,
that is, the signal at the output of the frequency divider 11 remains unchanged, and therefore, the
where f 10 is the frequency at the output of
K 9 - conversion factor divider 9, equal to the frequency of food selsyn 2 - f 5 .
Как следует из (1), это соответствует нулевому значению угловой скорости Ω вала электродвигателя 1. As follows from (1), this corresponds to the zero value of the angular velocity Ω of the
Режим 1 фиг. 3 соответствуют случаю, когда частота вращения вала электродвигателя 1Ω > 0. В этом случае сигнал на втором управляющем входе мультиплексора 10 имеет низкий уровень, а код управления синтезатором 17 частоты отличен от нуля, а на выходе делителя 11 частоты присутствуют импульсы, частота следования которых определяется выражением:
До момента появления фронта сигнала на выходе делителя 11 работа устройства аналогична режиму 0. Фронт выходного сигнала делителя 11 устанавливает на выходе триггера 12, а следовательно и на первом входе триггера 13, высокий уровень сигнала. Поэтому появление фронта на выходе триггера 14 приводит к появлению сигнала низкого уровня на инверсном выходе триггера 13, который переводит триггер 12 в исходное состояние. При высоком уровне сигнала на прямом выходе триггера 13 и соответственно на первом управляющем входе мультиплексора 10 разрешается прохождение сигнала со второго его информационного входа на выход при низком уровне сигнала на входе разрешения работы. Так как на втором информационном входе присутствует сигнал высокого уровня, то на выходе мультиплексора 10 возникает сигнал такого же уровня независимо от состояния триггера 14. Сброс триггера 13 осуществляется следующим фронтом выходного сигнала триггера 14, а за это время на выходе мультиплексора 10 возникают два положительных импульса. Поэтому в течение периода выходного сигнала делителя 11 с частотой f11, равного
на выходе мультиплексора появляется (К+1) импульс, где К - число импульсов с частотой f14, определяемое как
Среднее значение частоты f10 сигнала на выходе мультиплексора 10 с учетом (7) и (8) определяется как:
Частота вращения вала двигателя Ω исходя из (1), (5) и (9) вычисляется как
Минимальная частота вращения ΩMIN при постоянной величине коэффициента пересчета делителя 11 частоты - К11 обеспечивается, когда K17 = 1. Значение этой угловой скорости исходя из (10) определяется как
Диапазон регулирования угловой скорости вала электродвигателя 1 при использовании 8-разрядного синтезатора 17 частоты и делителя 11 частоты с максимальным значением коэффициента пересчета, равным 216, составляет 223.
Until the appearance of the signal front at the output of the divider 11, the operation of the device is similar to mode 0. The front of the output signal of the divider 11 sets the output of the trigger 12, and therefore at the first input of the
at the output of the multiplexer appears (K + 1) pulse, where K is the number of pulses with a frequency f 14 , defined as
The average value of the frequency f 10 of the signal at the output of the
The motor shaft rotation frequency Ω based on (1), (5) and (9) is calculated as
The minimum rotation frequency Ω MIN at a constant value of the conversion factor of the frequency divider 11 - K 11 is provided when K 17 = 1. The value of this angular velocity based on (10) is defined as
The range of control of the angular velocity of the shaft of the
Плавность регулирования частоты ΔΩ обеспечивается синтезатором 17 частоты вращения и может определена как:
Из (10) и (12) следует, что регулировочная характеристика электропривода относительно задающего сигнала синтезатора 17 частоты является линейной, что облегчает процесс управления электроприводом. Посредством делителя 11 частоты обеспечивается выбор необходимого значения плавности регулирования частоты вращения электродвигателя 1.The smoothness of the frequency regulation ΔΩ is provided by the
From (10) and (12) it follows that the adjustment characteristic of the electric drive relative to the driving signal of the
Режим 2 фиг. 3 соответствуют случаю, когда частота вращения вала электродвигателя 1Ω < 0. В этом случае сигнал на втором управляющем входе мультиплексора 10 имеет высокий уровень, код управления синтезатором 17 частоты отличен от нуля, а на выходе делителя 11 частоты присутствуют импульсы, частота следования которых определяется (6).
До момента появления фронта сигнала на выходе делителя 11 работа устройства аналогична режиму 0. Фронт выходного сигнала делителя 11 устанавливает высокий уровень сигнала на выходе триггера 12 и на первом входе триггера 13. Фронт выходного сигнала триггера 14 приводит к появлению сигнала низкого уровня на инверсном выходе триггера 13, что переводит триггер 12 в исходное состояние. При высоком уровне сигнала на первом управляющем входе мультиплексора 10 запрещается прохождение импульсов с выхода триггера 14 на выход мультиплексора 10, так как на его четвертом информационном входе присутствует сигнал низкого уровня. Сброс триггера 13 осуществляется следующим фронтом выходного сигнала триггера 14. Поэтому в течение периода частоты f11, определяемого по (7), на выходе мультиплексора возникает (К-1) импульс.Until the edge of the signal appears at the output of the divider 11, the operation of the device is similar to mode 0. The front of the output signal of the divider 11 sets a high signal level at the output of the trigger 12 and at the first input of the
Среднее значение частоты f10 на выходе мультиплексора 10 с учетом (7) и (8) определяется как:
Плавность регулирования и диапазон изменения угловой скорости вала электродвигателя 1 в этом случае определяется выражениями (12) и (11), и регулировочная характеристика электропривода относительно нулевого значения угловой скорости является симметричной.The average value of the frequency f 10 at the output of the
The smoothness of regulation and the range of variation of the angular velocity of the
Уровень угловой скорости не зависит от напряжения питающей сети и колебаний температуры, а определяется только нестабильностью генератора 3 задающей частоты. При стабилизации частоты генераторa 3 кварцевым резонатором погрешность задания частоты вращения вала электродвигателя 1 составляет 10-4 - 10-5%.The level of angular velocity does not depend on the voltage of the supply network and temperature fluctuations, but is determined only by the instability of the
Реализация устройства на базе микро-ЭВМ или однокристального микроконтроллера обеспечивает реализацию необходимого закона управления частотой вращения с помощью программных средств. The implementation of the device on the basis of a microcomputer or a single-chip microcontroller provides the implementation of the necessary law of speed control using software.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96106871/09A RU2127940C1 (en) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | Electric drive |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96106871/09A RU2127940C1 (en) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | Electric drive |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96106871A RU96106871A (en) | 1998-07-27 |
RU2127940C1 true RU2127940C1 (en) | 1999-03-20 |
Family
ID=20179108
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96106871/09A RU2127940C1 (en) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | Electric drive |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2127940C1 (en) |
-
1996
- 1996-04-09 RU RU96106871/09A patent/RU2127940C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4223261A (en) | Multi-phase synchronous machine system | |
US4611157A (en) | Switched reluctance motor drive operating without a shaft position sensor | |
US4644232A (en) | Method of and an apparatus for controlling a plurality of DC motors | |
US6559698B1 (en) | Spread spectrum type clock generating circuit | |
EP0510723A1 (en) | Control system for a multiphase synchronous machine | |
CA1057352A (en) | Brushless phase locked servo drive | |
US7012396B1 (en) | Increased digital spindle motor control resolution through dither | |
RU2127940C1 (en) | Electric drive | |
SE461124B (en) | CONTROL DEVICE FOR A SPEED OF A MULTIPHASE MOTOR TO MAINTAIN THE ENGINE IN PHASE WITH A MAINTENANCE SIGNAL | |
JPS6392297A (en) | Rotation controller for step motor | |
JPH11178380A (en) | Motor speed controller | |
EP0028139B1 (en) | Sewing machine | |
JP2007336653A (en) | Motor speed control circuit | |
SU1453569A1 (en) | Electric drive | |
JPS58107094A (en) | Controller for pulse motor | |
SU1376202A1 (en) | D.c. electric drive | |
SU809055A1 (en) | Discrete electric drive | |
RU2138903C1 (en) | Direct current electric drive | |
SU961087A1 (en) | Ac electric drive | |
SU1757039A1 (en) | Method of control over thyratron dc electric motor | |
SU1488948A1 (en) | Dc electric drive | |
SU1522176A1 (en) | Discrete-proportional - integral rotational speed governor | |
SU1084935A1 (en) | Method of adjusting hysteresis motor of gyro device | |
SU1267575A1 (en) | D.c.electric drive | |
SU989729A1 (en) | Static converter with pulse reexcitation unit for power supply of hysteresis fluid-power prime mover |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050410 |