RU2462809C1 - Stabilised electric drive - Google Patents

Stabilised electric drive Download PDF

Info

Publication number
RU2462809C1
RU2462809C1 RU2011120657/07A RU2011120657A RU2462809C1 RU 2462809 C1 RU2462809 C1 RU 2462809C1 RU 2011120657/07 A RU2011120657/07 A RU 2011120657/07A RU 2011120657 A RU2011120657 A RU 2011120657A RU 2462809 C1 RU2462809 C1 RU 2462809C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
pulse
circuit
frequency
Prior art date
Application number
RU2011120657/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Владимирович Бубнов (RU)
Алексей Владимирович Бубнов
Александр Николаевич Чудинов (RU)
Александр Николаевич Чудинов
Василий Алексеевич Емашов (RU)
Василий Алексеевич Емашов
Original Assignee
Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального 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 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" filed Critical Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет"
Priority to RU2011120657/07A priority Critical patent/RU2462809C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2462809C1 publication Critical patent/RU2462809C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: to frequency comparator unit of stabilised electric drive there introduced is AND circuit, comparison circuit, register, period-code converter, two duration-code converters, computing device and RS-trigger. Introduced elements allow the following when in saturation mode of pulse frequency-phase discriminator: determine the error value as per angular speed Δωk; compare Δωk to optimum value
Figure 00000043
as to synchronisation time; perform advanced release of pulse frequency-phase discriminator to proportional operating mode at the moment when error value as per angular speed Δωk becomes lower than Δωr value.
EFFECT: reduction of synchronisation time of electric drive in wide range of working rotation frequencies.
3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах передачи и воспроизведения информации, а также в обзорно-поисковых и сканирующих системах.The invention relates to electrical engineering and can be used in transmission and reproduction of information, as well as in search and scan and scanning systems.

Известно устройство для стабилизации скорости вращения ротора электродвигателя постоянного тока (а.с. СССР №1280685, МКИ4 Н02Р 5/06, 1986 г.), содержащее электродвигатель постоянного тока, подключенный к выходу усилителя мощности, датчик частоты вращения двигателя, задающий генератор, соединенный с входом программируемого делителя частоты и первым входом преобразователя период-код, второй вход которого также является входом второго формирователя коротких импульсов и подключен к выходу датчика частоты вращения, первый формирователь коротких импульсов, вход которого подключен к выходу программируемого делителя частоты, а выход ко второму входу первого элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом четвертого элемента И-НЕ, входы которого через инверторы подключены к выходам реверсивного счетчика, одновременно подключенным к входам третьего элемента И-HE, выход которого подключен к второму входу второго элемента И-НЕ, первый вход которого подключен к выходу второго формирователя коротких импульсов, а выход соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, вычитающий вход которого подключен к выходу первого элемента И-НЕ, а установочный вход которого через одновибратор подключен ко второму выходу устройства сравнения, первый информационный вход которого подключен к первому выходу преобразователя период-код, а второй информационный вход является информационным входом программируемого делителя частоты и подключен к выходу блока формирования кода периода задания, ключ, первый вход которого подключен к первому выходу устройства сравнения, второй вход является вторым входом четвертого элемента И-НЕ, а выход подключен к входу усилителя мощности.A device is known for stabilizing the rotor speed of a DC motor rotor (AS USSR No. 1280685, MKI 4 Н02Р 5/06, 1986), comprising a DC motor connected to the output of a power amplifier, an engine speed sensor, a driving generator, connected to the input of the programmable frequency divider and the first input of the converter is a period code, the second input of which is also the input of the second shaper of short pulses and connected to the output of the speed sensor, the first shaper of short and pulses, the input of which is connected to the output of the programmable frequency divider, and the output to the second input of the first AND-NOT element, the first input of which is connected to the output of the fourth AND-NOT element, whose inputs are connected through inverters to the outputs of the reversible counter, simultaneously connected to the inputs of the third element AND-HE, the output of which is connected to the second input of the second AND-NOT element, the first input of which is connected to the output of the second short-pulse driver, and the output is connected to the summing input of the reverse counter, subtracting the input of which is connected to the output of the first AND-NOT element, and the installation input of which is connected through a one-shot to the second output of the comparison device, the first information input of which is connected to the first output of the period-code converter, and the second information input is the information input of the programmable frequency divider and connected to the output of the unit for generating the code for the period of the job, the key, the first input of which is connected to the first output of the comparison device, the second input is the second input of the fourth AND-NOT element, and the output is connected to the input of the power amplifier.

Недостатками этого устройства являются:The disadvantages of this device are:

1) Пульсация скорости вращения электропривода во время поддержания заданной скорости в связи с применением релейного режима работы.1) The ripple of the rotation speed of the electric drive while maintaining a given speed in connection with the application of the relay mode of operation.

2) Необходимость применения преобразователя период-код и устройства сравнения высокой точности и быстродействия.2) The need to use a period-code converter and a device for comparing high accuracy and speed.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому устройству является стабилизированный электропривод (а.с. СССР №1624649, МКИ5 Н02Р 5/06, 1991 г.), содержащий электродвигатель, на валу которого расположен импульсный датчик частоты вращения, блок задания частоты, последовательно соединенные импульсный частотно-фазовый дискриминатор, статический преобразователь, выход которого подключен к якорной обмотке электродвигателя, два формирователя коротких импульсов и последовательно соединенные блок сравнения частот и одновибратор, выход которого подключен к третьему входу импульсного частотно-фазового дискриминатора, первый и второй входы которого через формирователи коротких импульсов подключены соответственно к выходам блока задания частоты и импульсного датчика частоты вращения, первый и второй входы блока сравнения частот подключены соответственно к выходам первого и второго формирователей коротких импульсов, а блок сравнения частот выполнен в виде схемы И, схемы ИЛИ-НЕ и двух счетчиков импульсов, причем первый и второй входы схемы И объединены соответственно с первым и вторым входами схемы ИЛИ-НЕ и являются соответственно первым и вторым входами блока сравнения частот, выход схемы И подключен к синхровходу первого счетчика импульсов и входу нулевой установки второго счетчика импульсов, синхровход которого подключен к выходу схемы ИЛИ-НЕ, а выход - к входу нулевой установки первого счетчика импульсов, выход которого является выходом блока сравнения частот.The closest technical solution to the claimed device is a stabilized electric drive (AS USSR No. 1624649, MKI 5 Н02Р 5/06, 1991), containing an electric motor on the shaft of which there is a pulse speed sensor, a frequency setting unit, connected in series with a pulse frequency-phase discriminator, a static converter, the output of which is connected to the armature winding of the electric motor, two short-pulse shapers and series-connected frequency comparison unit and one-shot, the output of which о is connected to the third input of the pulse frequency-phase discriminator, the first and second inputs of which are connected via short pulse shapers to the outputs of the frequency setting unit and the pulse speed sensor, the first and second inputs of the frequency comparison block are connected respectively to the outputs of the first and second short pulse shapers and the frequency comparison unit is made in the form of an AND circuit, an OR-NOT circuit and two pulse counters, the first and second inputs of the And circuit being combined with the first the second inputs of the OR-NOT circuit and are respectively the first and second inputs of the frequency comparison unit, the output of the And circuit is connected to the clock input of the first pulse counter and the zero input of the second pulse counter, the sync input of which is connected to the output of the OR-NOT circuit, and the output to the zero input installation of the first pulse counter, the output of which is the output of the frequency comparison unit.

Недостатком этого устройства является узкий диапазон регулирования, связанный с зависимостью области начальных условий по Δω в момент опережающей разблокировки от заданной частоты вращения ωз.The disadvantage of this device is the narrow control range associated with the dependence of the initial conditions on Δω at the time of anticipatory unlocking from a given rotation frequency ω s .

При повторном наложении во времени импульсов fon foc их периоды отличаются друг от друга на величину, не превышающую τon+τос (длительность импульсов сигналов опорной частоты и частоты обратной связи), то естьWhen the impulses f on f oc are re-applied over time, their periods differ from each other by an amount not exceeding τ on + τ ос (pulse duration of the reference frequency and feedback frequency signals), i.e.

Ton+(τon+τос)>Toc>Ton-(τon+τос).T on + (τ on + τ os )> T oc > T on - (τ on + τ os ).

Для обратных величин можно записатьFor reciprocal values, you can write

Figure 00000001
Figure 00000001

илиor

Figure 00000002
Figure 00000002

где σ=(τon+τос)/Ton.where σ = (τ on + τ ос ) / T on .

После преобразования получаемAfter the conversion, we get

Figure 00000003
Figure 00000003

При использовании формирователей коротких импульсов σ<<1, тогдаWhen using shapers of short pulses σ << 1, then

fon+Δf>foc>fon-Δf,f on + Δf> f oc > f on -Δf,

где Δf≈fonσ.where Δf≈f on σ.

Тогда с учетом того, что ωз=fonφ0, где φ0=2π/z, z - количество меток ИДЧ, выражение примет видThen, taking into account the fact that ω z = f on φ 0 , where φ 0 = 2π / z, z is the number of labels of the HDI, the expression takes the form

ωЗ+Δω0>ω>ωз-Δω0,ω З + Δω 0 >ω> ω з -Δω 0 ,

где Δω0≈ωЗσ - максимальное отклонение угловой скорости электропривода от заданной в момент опережающей разблокировки ИЧФД в режим фазового сравнения.where Δω 0 ≈ω З σ is the maximum deviation of the angular velocity of the electric drive from the set at the time of the priority unlocking of the ICPD into the phase comparison mode.

Выражение для фактического отклонения угловой скорости Δωк электропривода от заданной в момент выполнения опережающей разблокировки ИЧФД в режим фазового сравнения может быть представлено в виде:The expression for the actual deviation of the angular velocity Δω to the electric drive from the one specified at the time of the preliminary unlocking of the ICHP in the phase comparison mode can be represented as:

Figure 00000004
Figure 00000004

Область начальных условий для организации опережающей разблокировки ИЧФД целесообразно выбирать из условия

Figure 00000005
(Бубнов А.В. Вопросы теории и проектирования прецизионных синхронно-синфазных электроприводов постоянного тока: монография. - Омск: Редакция журнала «Омский научный вестник», 2005. - 190 с., 39 с., 94 с.), чего можно достигнуть только на одной скорости вращения электропривода:It is advisable to choose the area of initial conditions for organizing advanced unlocking of ICFD from the condition
Figure 00000005
(Bubnov A.V. Questions of the theory and design of precision synchronous common-mode DC electric drives: monograph. - Omsk: Editorial office of the journal Omsk Scientific Bulletin, 2005. - 190 p., 39 p., 94 p.), Which can be achieved only at one speed of rotation of the electric drive:

Figure 00000006
Figure 00000006

Задачей изобретения является расширение диапазона рабочих частот вращения стабилизированного электропривода.The objective of the invention is to expand the range of operating frequencies of rotation of a stabilized electric drive.

Известный стабилизированный электропривод содержит электродвигатель, на валу которого расположен импульсный датчик частоты вращения, блок задания частоты, последовательно соединенные импульсный частотно-фазовый дискриминатор и статический преобразователь, два формирователя коротких импульсов и последовательно соединенные блок сравнения частот и одновибратор, выход которого подключен к третьему входу импульсного частотно-фазового дискриминатора. Первый и второй входы импульсного частотно-фазового дискриминатора через формирователи коротких импульсов подключены соответственно к выходам блока задания частоты и импульсного датчика частоты вращения. Выход статического преобразователя подключен к якорной обмотке электродвигателя. Первый и второй входы блока сравнения частот подключены соответственно к выходам первого и второго формирователей коротких импульсов. Блок сравнения частот выполнен в виде схемы И, схемы ИЛИ-НЕ и двух счетчиков импульсов, в котором первый и второй входы схемы И объединены соответственно с первым и вторым входами схемы ИЛИ-НЕ и являются соответственно первым и вторым входами блока сравнения частот. Синхровход второго счетчика импульсов подключен к выходу схемы ИЛИ-НЕ, а выход подключен к входу нулевой установки первого счетчика импульсов.The known stabilized electric drive comprises an electric motor, on the shaft of which there is a pulse speed sensor, a frequency setting unit, a pulse frequency-phase discriminator and a static converter connected in series, two short pulse shapers and a frequency comparison unit and a one-shot connected in series, the output of which is connected to the third pulse input frequency-phase discriminator. The first and second inputs of the pulse frequency-phase discriminator via short-pulse shapers are connected respectively to the outputs of the frequency setting unit and the pulse speed sensor. The output of the static converter is connected to the anchor winding of the electric motor. The first and second inputs of the frequency comparison unit are connected respectively to the outputs of the first and second short pulse shapers. The frequency comparison unit is made in the form of an AND circuit, an OR-NOT circuit and two pulse counters, in which the first and second inputs of the AND circuit are combined with the first and second inputs of the OR-NOT circuit, respectively, and are the first and second inputs of the frequency comparison unit. The clock input of the second pulse counter is connected to the output of the OR-NOT circuit, and the output is connected to the zero input of the first pulse counter.

Поставленная задача решена за счет того, что в блок сравнения частот введены вторая схема И, схема сравнения, регистр, преобразователь период-код, два преобразователя длительность-код, вычислительное устройство и RS-триггер, вход S которого подключен к выходу схемы ИЛИ-НЕ, а R-вход которого объединен со вторым входом второй схемы И и подключен к выходу первой схемы И. Выход RS-триггера подключен к первому входу второй схемы И, выход которой подключен одновременно к R-входу нулевой установки второго счетчика импульсов и к синхровходу С первого счетчика импульсов, выходы которого подключены к входам D регистра. Синхровход регистра подключен к выходу Q2 второго счетчика импульсов. Выходы Q регистра подключены к первым входам вычислительного устройства. Остальные входы вычислительного устройства подключены через преобразователь период-код и через преобразователь длительность-код к первому входу блока сравнения частот и через преобразователь длительность-код к второму входу блока сравнения частот. Выход вычислительного устройства подключен к входу схемы сравнения, вход которого является выходом блока сравнения частот.The problem is solved due to the fact that the second AND circuit, a comparison circuit, a register, a period-code converter, two duration-code converters, a computing device and an RS-trigger, the input S of which is connected to the output of the OR-NOT circuit, are introduced into the frequency comparison unit , and the R-input of which is combined with the second input of the second circuit And is connected to the output of the first circuit I. The output of the RS-trigger is connected to the first input of the second circuit And, the output of which is connected simultaneously to the R-input of the zero setting of the second pulse counter and to sync input C first s etchika pulses, the outputs of which are connected to the D inputs of the register. The clock input of the register is connected to the output Q2 of the second pulse counter. The outputs of the Q register are connected to the first inputs of the computing device. The remaining inputs of the computing device are connected through a period-to-code converter and through a duration-to-code converter to the first input of the frequency comparison unit and through a duration-to-code converter to the second input of the frequency comparison unit. The output of the computing device is connected to the input of the comparison circuit, the input of which is the output of the frequency comparison unit.

Сущность технического решения пояснена чертежами, где на фиг.1 приведена функциональная электрическая схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - фазовый портрет работы предлагаемого устройства на участке разгона, на фиг.3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.The essence of the technical solution is illustrated by the drawings, in which Fig. 1 shows a functional electrical diagram of the proposed device, Fig. 2 is a phase portrait of the operation of the proposed device in the acceleration section, and Fig. 3 is a timing diagram explaining the operation of the device.

Стабилизированный электропривод содержит блок задания частоты 1, импульсный частотно-фазовый дискриминатор 2, статический преобразователь 3, электродвигатель 4, импульсный датчик частоты вращения 5, формирователи импульсов 6 и 7, блок сравнения частот 8, одновибратор 9. Блок сравнения частот 8 выполнен в виде двух схем И 10 и 15, схемы ИЛИ-НЕ 11, двух счетчиков импульсов 12 и 13, RS-триггера 14, регистра 16, преобразователя период-код 17, двух преобразователей длительность-код 18 и 19, вычислительного устройства 20 и схемы сравнения 21.The stabilized electric drive contains a frequency reference unit 1, a pulse frequency-phase discriminator 2, a static converter 3, an electric motor 4, a pulse speed sensor 5, pulse shapers 6 and 7, a frequency comparison unit 8, a one-shot 9. The frequency comparison unit 8 is made in the form of two circuits And 10 and 15, circuits OR NOT 11, two pulse counters 12 and 13, RS-flip-flop 14, register 16, converter period-code 17, two converters duration-code 18 and 19, computing device 20 and comparison circuit 21.

В устройстве последовательно соединены импульсный частотно-фазовый дискриминатор 2 и статический преобразователь 3, выход которого подключен к якорной обмотке электродвигателя 4, на валу которого расположен импульсный датчик частоты вращения 5. Выход блока сравнения частот 8 подключен к входу одновибратора 9, выход которого подключен к третьему входу импульсного частотно-фазового дискриминатора 2. Первый вход импульсного частотно-фазового дискриминатора 2, объединенный с первым входом блока сравнения частот 8, через формирователь импульсов 6 подключен к выходу блока задания частоты 1. Второй вход импульсного частотно-фазового дискриминатора 2, объединенный с вторым входом блока сравнения частот 8, через формирователь импульсов 7 подключен к выходу импульсного датчика частоты вращения. Первый и второй входы первой схемы И 10 объединены соответственно с первым и вторым входами схемы ИЛИ-НЕ 11 и являются соответственно первым и вторым входами блока сравнения частот 8. R-вход RS-тригтера 14 объединен со вторым входом второй схемы И 15 и подключен к выходу первой схемы И 10. S-вход RS-триггера 14 объединен с синхровходом С второго счетчика импульсов 13 и подключен к выходу схемы ИЛИ-НЕ 11. Выход RS-триггера 14 подключен к первому входу второй схемы И 15. Синхровход первого счетчика импульсов 12 объединен с входом нулевой установки второго счетчика импульсов 13 и подключен к выходу второй схемы И 15. Выход второго счетчика импульсов 13 подключен к синхровходу регистра 16 и к входу нулевой установки первого счетчика импульсов 12, выход которого подключен к входам D регистра 16. Выходы Q регистра 16 подключены к первым входам вычислительного устройства 20. На вторые входы вычислительного устройства 20 подается двоичный код Ton формируемый на выходе преобразователя период-код 17. На третьи входы вычислительного устройства 20 подается двоичный код τon, формируемый на выходе преобразователя длительность-код 18, вход которого объединен с входом преобразователя период-код 17 и является первым входом блока сравнения частот 8. На четвертые входы вычислительного устройства 20 подается двоичный код τoс, формируемый на выходе преобразователя длительность-код 19, вход которого является вторым входом блока сравнения частот 8. С выходов вычислительного устройства двоичный код Δωк подается на вход схемы сравнения 19, выход которой является выходом блока сравнения частот.The device is connected in series with a pulse frequency-phase discriminator 2 and a static converter 3, the output of which is connected to the anchor winding of the electric motor 4, on the shaft of which there is a pulse speed sensor 5. The output of the frequency comparison unit 8 is connected to the input of the one-shot 9, the output of which is connected to the third the input of the pulse frequency-phase discriminator 2. The first input of the pulse frequency-phase discriminator 2, combined with the first input of the frequency comparison unit 8, through the pulse shaper Owls 6 is connected to the output of the frequency setting unit 1. The second input of the pulse frequency-phase discriminator 2, combined with the second input of the frequency comparison unit 8, is connected to the output of the pulse speed sensor via a pulse shaper 7. The first and second inputs of the first circuit And 10 are combined respectively with the first and second inputs of the circuit OR NOT 11 and are respectively the first and second inputs of the frequency comparison unit 8. The R-input of the RS-trigger 14 is combined with the second input of the second circuit And 15 and connected to the output of the first circuit And 10. The S-input of the RS-flip-flop 14 is combined with the clock input C of the second pulse counter 13 and is connected to the output of the circuit OR NOT 11. The output of the RS-flip-flop 14 is connected to the first input of the second circuit And 15. The clock input of the first pulse counter 12 combined with the zero input of the second counter the pulse counter 13 and is connected to the output of the second circuit And 15. The output of the second pulse counter 13 is connected to the clock input of the register 16 and to the zero input of the first pulse counter 12, the output of which is connected to the inputs D of the register 16. The outputs Q of the register 16 are connected to the first inputs of the computing devices 20. The binary code T on generated at the output of the converter period code 17 is supplied to the second inputs of the computing device 20. The binary code τ on generated at the output of the converter is fed to the third inputs of the computing device 20 potential code 18, the input of which is combined with the input of the period-code converter 17 and is the first input of the frequency comparison unit 8. At the fourth inputs of the computing device 20, a binary code τ ос is generated, which is generated at the output of the converter duration-code 19, the input of which is the second input frequency comparison unit 8. From the outputs of the computing device, the binary code Δω k is supplied to the input of the comparison circuit 19, the output of which is the output of the frequency comparison unit.

Стабилизированный электропривод работает следующим образом.Stabilized electric drive operates as follows.

При включении питания двигатель 4 начинает разгоняться до синхронной скорости. При этом с выхода блока задания частоты 1 на вход формирователя импульсов 6 подается импульсный сигнал с частотой fоп, пропорциональной заданной частоте вращения электродвигателя 4. На выходе формирователя импульсов 6 по переднему фронту импульса fоп формируется импульсный сигнал

Figure 00000007
длительностью τon. На входы ИЧФД 2 поступают сигнал задания,
Figure 00000008
с выхода формирователя импульсов 6, и сигнал обратной связи
Figure 00000009
, поступающий с выхода импульсного датчика частоты вращения 5 через формирователь импульсов 7, формирующий импульс
Figure 00000010
по переднему фронту импульса foc. При включении питания частота
Figure 00000011
значительно превышает частоту
Figure 00000012
, что определяет высокий уровень сигнала на выходе дискриминатора 2, который, поступая на вход статического преобразователя 3, усиливающего и преобразующего управляющий сигнал в требуемый ток в обмотках электродвигателя 4, обеспечивает разгон электродвигателя 4 с максимальным ускорением.When the power is turned on, engine 4 starts to accelerate to synchronous speed. In this case, from the output of the frequency reference unit 1, a pulse signal with a frequency f op proportional to a given rotation speed of the electric motor 4 is supplied to the input of the pulse shaper 6. A pulse signal is generated at the output of the pulse shaper 6 along the leading edge of the pulse f opt
Figure 00000007
duration τ on . The inputs of the ICHPD 2 receive the reference signal,
Figure 00000008
from the output of the pulse shaper 6, and the feedback signal
Figure 00000009
coming from the output of the pulse speed sensor 5 through the pulse shaper 7, forming a pulse
Figure 00000010
along the leading edge of the pulse f oc . At power on frequency
Figure 00000011
significantly higher than frequency
Figure 00000012
that determines the high level of the signal at the output of discriminator 2, which, entering the input of the static converter 3, amplifying and converting the control signal to the required current in the windings of electric motor 4, provides acceleration of electric motor 4 with maximum acceleration.

Блок сравнения частот 8 служит для определения момента времени, когда ошибка по угловой скорости Δω становится меньше Δωr, и для формирования в этот момент времени сигнала fвых, который через одновибратор 9 осуществляет разблокировку импульсного частотно-фазового дискриминатора 2 в пропорциональный режим работы. Одновибратор 9 служит для формирования импульса заданной длительности, исключающего возможность переключения дискриминатора 2 в режим насыщения сразу после его разблокировки при прохождении двух импульсов

Figure 00000013
между двумя импульсами
Figure 00000014
и обеспечивающего дальнейшую работу дискриминатора 2 в пропорциональном режиме по переднему фронту входного импульса.The frequency comparison unit 8 serves to determine the point in time when the error in the angular velocity Δω becomes less than Δω r , and to generate a signal f out at this point in time, which through the one-shot 9 unlocks the pulse frequency-phase discriminator 2 in a proportional mode of operation. The one-shot 9 serves to generate a pulse of a given duration, eliminating the possibility of switching the discriminator 2 to saturation immediately after it is unlocked when two pulses pass
Figure 00000013
between two pulses
Figure 00000014
and providing further operation of the discriminator 2 in proportional mode along the leading edge of the input pulse.

Блок сравнения частот 8 работает следующим образом.The frequency comparison unit 8 operates as follows.

В блоке осуществляется подсчет количества повторяющихся совпадений во времени импульсов

Figure 00000015
и
Figure 00000016
между ситуациями, в которых два несовпадения этих импульсов не разделены импульсом совпадения. На основе полученного результата определяется ошибка по угловой скорости Δωк и полученное значение сравнивается с заданным значением Δωr.In the block, the number of repeating coincidences in time of pulses is counted
Figure 00000015
and
Figure 00000016
between situations in which two mismatches of these pulses are not separated by a coincidence pulse. On the basis of the result obtained, the error is determined by the angular velocity Δω k and the obtained value is compared with the given value Δω r .

Схема ИЛИ-НЕ 11 позволяет определить одновременное отсутствие на ее входах импульсов частот

Figure 00000017
и
Figure 00000018
, в этом случае на ее выходе формируется импульс, поступающий на S-вход RS-триггера 14, на выходе которого устанавливается значение логической "1". С выхода RS-триггера 14 сигнал поступает на первый вход схемы И 15. Если в этот момент на ее второй вход также поступит импульс, приходящий с выхода схемы И 10 в момент совпадения импульсов частот
Figure 00000019
и
Figure 00000020
, то на ее выходе формируется импульс сигнала
Figure 00000021
. Сигнал с выхода схемы И 10 также поступает на R-вход RS-триггера 14 и сбрасывает его значение в "0". Если произойдет повторное совпадение импульсов частот
Figure 00000022
и
Figure 00000023
за время прохождения одного из этих импульсов, то установки RS-триггера 14 в "1" не произойдет и повторный импульс fc не пройдет на выход схемы И 15. Таким образом RS-триггер 14 и схема И 15, в случае, если два и более импульса
Figure 00000024
проходит за время прохождения одного импульса
Figure 00000025
, позволяют блокировать сигналы второго и последующих совпадений импульсов частот
Figure 00000026
и
Figure 00000027
, формируемые на выходе блока 10. С выхода схемы И 15 сигналы подаются на синхровход С счетчика импульсов 12 и R-вход нулевой установки двухразрядного счетчика импульсов 13. Счетчик импульсов 12 осуществляет подсчет импульсов сигнала
Figure 00000028
с входа схемы И 15. Сброс счетчика 12 в состояние "0" осуществляется в момент появления на выходе двухразрядного счетчика импульсов 13 состояния "10" (значение логической "1" на выходе второго разряда). Счетчик 13 осуществляет подсчет импульсов с выхода схемы ИЛИ-НЕ 11. Начальная установка счетчика 13 осуществляется по импульсу с выхода схемы И 15. В результате счетчик импульсов 13 позволяет определить момент времени, когда заканчиваются повторяющиеся совпадения импульсов частот
Figure 00000029
и
Figure 00000030
. В этот момент происходит запись значения Nк в регистр 16.The OR-NOT 11 circuit allows you to determine the simultaneous absence of frequency pulses at its inputs
Figure 00000017
and
Figure 00000018
, in this case, a pulse is generated at its output, which arrives at the S-input of the RS-flip-flop 14, at the output of which a logical value of “1” is set. From the output of the RS-flip-flop 14, the signal is supplied to the first input of the And 15 circuit. If at that moment its second input also receives a pulse coming from the output of the And 10 circuit at the moment of coincidence of the frequency pulses
Figure 00000019
and
Figure 00000020
then a signal pulse is formed at its output
Figure 00000021
. The signal from the output of circuit And 10 also goes to the R-input of the RS-flip-flop 14 and resets its value to "0". If a repeated coincidence of the frequency pulses
Figure 00000022
and
Figure 00000023
during the passage of one of these pulses, the installation of the RS-flip-flop 14 in "1" will not occur and the repeated impulse f c will not pass to the output of circuit I. 15. Thus, the RS-flip-flop 14 and circuit I 15, in case two and more momentum
Figure 00000024
passes during the passage of one pulse
Figure 00000025
, allow you to block the signals of the second and subsequent coincidences of the frequency pulses
Figure 00000026
and
Figure 00000027
generated at the output of block 10. From the output of circuit And 15, the signals are fed to the sync input C of the pulse counter 12 and the R-input of the zero installation of a two-digit pulse counter 13. The pulse counter 12 calculates the pulse of the signal
Figure 00000028
from the input of the circuit And 15. The counter 12 is reset to the state “0” at the moment of the appearance of the state “10” at the output of the two-bit pulse counter 13 of the pulse (logical value “1” at the output of the second discharge). The counter 13 calculates the pulses from the output of the OR-NOT 11. The initial installation of the counter 13 is carried out by the pulse from the output of the And 15. As a result, the pulse counter 13 allows you to determine the time when the repeated coincidence of the frequency pulses ends
Figure 00000029
and
Figure 00000030
. At this moment, the value of N k is written to register 16.

Преобразователь период-код 17 преобразует импульсный сигнал

Figure 00000031
в двоичный код Ton, поступающий на входы вычислительного устройства 20. Преобразователь длительность-код 18 преобразует импульсный сигнал
Figure 00000032
в двоичный код τon, поступающий на входы вычислительного устройства 20. Преобразователь длительность-код 19 преобразует импульсный сигнал
Figure 00000033
в двоичный код τос, поступающий на вход вычислительного устройства 18.The period-code converter 17 converts a pulse signal
Figure 00000031
into the binary code T on arriving at the inputs of computing device 20. The converter duration-code 18 converts a pulse signal
Figure 00000032
into the binary code τ on , received at the inputs of computing device 20. The converter duration-code 19 converts a pulse signal
Figure 00000033
in the binary code τ OS received at the input of the computing device 18.

Для определения выражения, задающего алгоритм работыTo define an expression defining an operation algorithm

вычислительного устройства 20, рассмотрим временные диаграммы и фазовый портрет работы электропривода. Из них следует, что за время Δtu=tк-tн значение угловой ошибки электропривода изменится на величину, равнуюcomputing device 20, consider the timing diagrams and the phase portrait of the electric drive. It follows from them that over the time Δt u = t to -t n the value of the angular error of the electric drive will change by an amount equal to

Figure 00000034
Figure 00000034

Обозначим значения ошибок по угловой скорости в моменты времени tн и tк как Δωн и Δωк. По полученному значению количества совпадений импульсов Nк предлагается определять значение ошибки Δωк.Denote the values of errors in angular velocity at time t n and t k as Δω n and Δω k . From the obtained value of the number of coincidences of pulses N k, it is proposed to determine the error value Δω k .

Для нахождения зависимости Δωк=f(Nк) рассмотрим работу ЭПФС в режиме насыщения при приближении частоты обратной связи fос к опорной частоте fon. Запишем систему уравнений для фазовых траекторий в координатах Δα и Δω фазовой плоскости:To find the dependence Δω k = f (N k ), we consider the operation of the EPPS in the saturation mode when the feedback frequency f os approaches the reference frequency f on . We write the system of equations for phase trajectories in the coordinates Δα and Δω of the phase plane:

Figure 00000035
Figure 00000035

где, α3 и α - заданное и фактическое угловое положения вала электродвигателя, ω - фактическая угловая скорость вала электродвигателя.where, α 3 and α are the specified and actual angular positions of the motor shaft, ω is the actual angular velocity of the motor shaft.

В режиме разгона электродвигателя с максимальным ускорением εm угловая скорость ω с момента времени tн(ωн) изменяется по законуIn the acceleration mode of an electric motor with maximum acceleration ε m, the angular velocity ω from the time t n (ω n ) changes according to the law

ω=ωн+εm(t-tн).ω = ω n + ε m (tt n ).

Для упрощения выводов примем tн=0. ТогдаTo simplify the conclusions, we take t n = 0. Then

ω=ωн+εmtω = ω n + ε m t

и ошибка по угловой скорости электропривода может быть записана в видеand the error in the angular velocity of the electric drive can be written as

Figure 00000036
Figure 00000036

Для момента времени tк получаем t=Δtu, тогда выражение может быть переписано в видеFor the time t to obtain t = Δt u, then the expression can be rewritten as

Δωк=Δωн-εmtu,Δω k = Δω n -ε m t u ,

илиor

Figure 00000037
Figure 00000037

С учетом того, что на интервале времени Δtu величина угловой ошибки изменяется на Δα0, можно записатьTaking into account the fact that in the time interval Δt u the value of the angular error changes by Δα 0 , we can write

Figure 00000038
Figure 00000038

или с учетом выражения (2)or taking into account the expression (2)

Figure 00000039
Figure 00000039

Проведя замену Δωн на Δωк в соответствии с выражением (3), получаем:After replacing Δω n with Δω k in accordance with expression (3), we obtain:

Figure 00000040
Figure 00000040

С учетом выражения (1) и того, что на интервале времени Δtu пройдет Nк импульсов частоты foп, т.е.Given the expression (1) and the fact that in the time interval Δt u will pass N to pulses of frequency f op , i.e.

Δtu=NкTon,Δt u = N to T on ,

получимwe get

Figure 00000041
Figure 00000041

илиor

Figure 00000042
Figure 00000042

В вычислительном устройстве 20 значения Δωк рассчитывается на основе выражения (5). Схема сравнения 21 осуществляет сравнение двоичного кода значения Δωк, поступающего с вычислительного устройства 20, с двоичным кодом значения Δωr. В том случае, если значение Δωк станет меньше значения Δωr, на выходе схемы сравнения 21 формируется импульс fвых, поступающий на вход одновибратора 9. На выходе одновибратора 9 формируется импульс, осуществляющий опережающую разблокировку ИЧФД 2.In the computing device 20, the values of Δω k are calculated based on the expression (5). The comparison circuit 21 compares the binary code of the Δω k value coming from the computing device 20 with the binary code of the Δω r value. In the event that the value of Δω k becomes less than the value of Δω r , a pulse f o is generated at the output of the comparison circuit 21, which is fed to the input of the one-shot 9. A pulse is generated at the output of the one-shot 9, which is faster than IFFD 2.

Работа электропривода при переходе со скорости на скорость происходит аналогично вышеописанному.The operation of the electric drive when switching from speed to speed occurs similarly to the above.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет расширить диапазон регулирования скорости вращения стабилизированного электропривода, за счет введения в блок сравнения частот второй схемы И, схемы сравнения, регистра, преобразователя период-код, двух преобразователей длительность-код, вычислительного устройства и RS-триггера, которые позволяют устранить зависимость области начальных условий по Δω в момент разблокировки от заданной частоты вращения ωз.Thus, the proposed technical solution allows to expand the range of regulation of the rotation speed of a stabilized electric drive by introducing a second AND circuit into a frequency comparison unit, a comparison circuit, a register, a period-code converter, two duration-code converters, a computing device and an RS trigger, which make it possible to eliminate the dependence of the region of initial conditions with respect to Δω at the moment of unlocking from a given rotation frequency ω s .

Claims (1)

Стабилизированный электропривод, содержащий электродвигатель, на валу которого расположен импульсный датчик частоты вращения, блок задания частоты, последовательно соединенные импульсный частотно-фазовый дискриминатор, статический преобразователь, выход которого подключен к якорной обмотке электродвигателя, два формирователя коротких импульсов и последовательно соединенные блок сравнения частот и одновибратор, выход которого подключен к третьему входу импульсного частотно-фазового дискриминатора, первый и второй входы которого через формирователи коротких импульсов подключены соответственно к выходам блока задания частоты и импульсного датчика частоты вращения, первый и второй входы блока сравнения частот подключены соответственно к выходам первого и второго формирователей коротких импульсов, блок сравнения частот, выполненный в виде схемы И, схемы ИЛИ-НЕ и двух счетчиков импульсов, в котором первый и второй входы схемы И объединены соответственно с первым и вторым входами схемы ИЛИ-НЕ и являются соответственно первым и вторым входами блока сравнения частот, синхровход второго счетчика импульсов которого подключен к выходу схемы ИЛИ-НЕ, а выход подключен к входу нулевой установки первого счетчика импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот вращения стабилизированного электропривода, в блок сравнения частот введены вторая схема И, схема сравнения, регистр, преобразователь период-код, два преобразователя длительность-код, вычислительное устройство и RS-триггер, вход S которого подключен к выходу схемы ИЛИ-НЕ, а R-вход которого объединен со вторым входом второй схемы И и подключен к выходу первой схемы И, выход RS-триггера подключен к первому входу второй схемы И, выход которой подключен одновременно к R-входу нулевой установки второго счетчика импульсов и к синхровходу С первого счетчика импульсов, выходы которого подключены к входам регистра, синхровход которого подключен к выходу второго счетчика импульсов, а выходы подключены к первым входам вычислительного устройства, остальные входы которого подключены через преобразователи период-код и длительность-код к первому входу блока сравнения частот и через преобразователь длительность-код ко второму входу блока сравнения частот, выход которого является выходом схемы сравнения, вход которой подключен к выходу вычислительного устройства. A stabilized electric drive containing an electric motor, on the shaft of which there is a pulse speed sensor, a frequency setting unit, a pulse-frequency-phase discriminator connected in series, a static converter, the output of which is connected to the armature winding of the electric motor, two short pulse shapers and a frequency comparison unit and a single-shot in series whose output is connected to the third input of the pulse frequency-phase discriminator, the first and second inputs of which through short-pulse shapers are connected respectively to the outputs of the frequency setting unit and the pulse speed sensor, the first and second inputs of the frequency comparison block are connected respectively to the outputs of the first and second short-pulse shapers, the frequency comparison block, made in the form of AND circuit, OR-NOT circuit and two pulse counters, in which the first and second inputs of the AND circuit are combined respectively with the first and second inputs of the OR-NOT circuit and are respectively the first and second inputs of the frequency comparison unit , the clock input of the second pulse counter is connected to the output of the OR-NOT circuit, and the output is connected to the zero-setting input of the first pulse counter, characterized in that, in order to expand the range of operating frequencies of rotation of the stabilized electric drive, the second circuit I, circuit comparisons, a register, a period-to-code converter, two duration-to-code converters, a computing device and an RS-trigger, whose input S is connected to the output of the OR-NOT circuit, and whose R-input is combined with the second input of the second circuit And is connected to the output of the first circuit And, the output of the RS-trigger is connected to the first input of the second circuit And, the output of which is connected simultaneously to the R-input of the zero setting of the second pulse counter and to the clock input C of the first pulse counter, the outputs of which are connected to the inputs of the register, whose sync input is connected to the output of the second pulse counter, and the outputs are connected to the first inputs of the computing device, the remaining inputs of which are connected via period-code and duration-code converters to the first input of the comparison unit and through the transducer length code to the second input frequency comparator, whose output is the output of the comparison circuit having an input connected to the output of the computing device.
RU2011120657/07A 2011-05-20 2011-05-20 Stabilised electric drive RU2462809C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011120657/07A RU2462809C1 (en) 2011-05-20 2011-05-20 Stabilised electric drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011120657/07A RU2462809C1 (en) 2011-05-20 2011-05-20 Stabilised electric drive

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2462809C1 true RU2462809C1 (en) 2012-09-27

Family

ID=47078629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011120657/07A RU2462809C1 (en) 2011-05-20 2011-05-20 Stabilised electric drive

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2462809C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2585241C1 (en) * 2015-05-05 2016-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" Stabilised electric drive
RU187266U1 (en) * 2018-12-07 2019-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (ОмГТУ) Stabilized Electric Drive
RU188026U1 (en) * 2018-12-27 2019-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (ОмГТУ) Stabilized Electric Drive

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4132931A (en) * 1976-09-03 1979-01-02 Hitachi, Ltd. Control system for a.c. motors
SU1436264A1 (en) * 1987-03-24 1988-11-07 Новосибирский электротехнический институт A.c. electric drive
SU1624649A1 (en) * 1989-02-06 1991-01-30 Омский политехнический институт Constant current electric drive

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4132931A (en) * 1976-09-03 1979-01-02 Hitachi, Ltd. Control system for a.c. motors
SU1436264A1 (en) * 1987-03-24 1988-11-07 Новосибирский электротехнический институт A.c. electric drive
SU1624649A1 (en) * 1989-02-06 1991-01-30 Омский политехнический институт Constant current electric drive

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2585241C1 (en) * 2015-05-05 2016-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" Stabilised electric drive
RU187266U1 (en) * 2018-12-07 2019-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (ОмГТУ) Stabilized Electric Drive
RU188026U1 (en) * 2018-12-27 2019-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (ОмГТУ) Stabilized Electric Drive

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4223261A (en) Multi-phase synchronous machine system
US7567047B2 (en) Electric motor control strategies for using a low resolution position sensor
US8274248B2 (en) Rotation speed detection circuit and motor driver apparatus having the same
RU2462809C1 (en) Stabilised electric drive
Anuchin et al. Optimized method for speed estimation using incremental encoder
RU2467465C1 (en) Stabilised electric drive
SE455910B (en) GYROSCOP SPEED CONTROL SYSTEM
RU113095U1 (en) STABILIZED ELECTRIC DRIVE
RU143608U1 (en) STABILIZED ELECTRIC DRIVE
RU134375U1 (en) FREQUENCY-PHASE DISCRIMINATOR
RU163922U1 (en) SYNCHRONO-SYNCHASE ELECTRIC ACTUATOR
RU178668U1 (en) SYNCHRONO-SYNCHASE ELECTRIC ACTUATOR
US4737700A (en) Method and circuit for driving a stepping motor
RU187266U1 (en) Stabilized Electric Drive
JPH11178380A (en) Motor speed controller
RU2422978C1 (en) Synchronous-cophased electric drive
RU188026U1 (en) Stabilized Electric Drive
RU145048U1 (en) DEVICE FOR AGREEMENT OF ANGULAR POSITION OF SYNCHRONOUS ROTATING SHAFT OF DC ELECTRIC MOTORS
RU145335U1 (en) DEVICE FOR PHASING THE ROTATING SHAFT OF THE MOTOR
US8957620B2 (en) Motor control apparatus, motor control method, motor system, and computer-readable medium
RU163831U1 (en) STABILIZED ELECTRIC DRIVE
SU1522176A1 (en) Discrete-proportional - integral rotational speed governor
RU2609673C2 (en) Method of controlling electric motor rpm
RU2485665C1 (en) Synchronous-cophased electric drive
JP4067616B2 (en) Motor speed control device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150521