SU1138918A2 - Устройство дл управлени четырехфазным двигателем переменного тока - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЧЕТЫРЕХФАЗНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА по авт. св. № 886182, о т л ичающеес  тем, что, с целью повышени  {очности и помехоустойчивости ,в него введены резистор, источник опорного напр жени , компаратор и ключ, подключенный параллельно конденсатору двухвходового интегратора , управл ющий вход ключа соединен с выходом компаратора, первый вход которого подключен к входу переключател  на инвертирующем входе интегратора , второй вход подключен к источнику опорного нар жени , a выход усилител  с изменением скака коэффициента передачи соединен с не инвертирующим входом этого усилител  через резистор.

Description

:о эо :о Изобретение относитс  к электротехнике , а.именно к управлению шаго выми двигател ми,и может бытьисполь зовано в системах автоматического управлени  различными технологическими процессами, где требуетс  широкий диапазон регулировани  скорости исполнительных механизмов. По основному авт. св. № 886182 известно устройство дл  управлени  четырехфазным двигателем переменного тока, содержащее четьфе усилител  мощности, двухвходовый интегратор, релейный элемент, усилитель с изменением знака коэффициента передачи, операционный усилитель с диодным ключом и резистивным делителем в обратной св зи, транзисторный ключ и инвертор , причем транзисторный ключ соедин ет вход устройства с выходом диодного ключа, цепь обратной св зи усилител  вьшолнена из двух резисторов , включенных последовательно с диодом, обща  .точка резисторов соеди нена с неинвертирующим входом интегратора , а транзистор инвертора, управл ющий переключателем, подключен к выходу диодного ключа Щ. Недостатком известного устройства  вл етс  низка  помехоустойчивость при малых входных сигналах. Когда входное напр жение близко к нулю сиг нал помехи может вызывать скачкообразные изменени  напр жени  на выходе операционного усилител  с диодным ключом, поскольку при одной пол рнос ти сигнала обратна  св зь через диод разрываетс  и операционный усилитель имеет очень высокий коэффициент усилени . Это приводит к коммутации с частотой помехи транзисторного ключа на входе усилител  с изменением знак коэффициента передачи. Кроме того, при отключении входно го сигнала выходное напр жение интег ратора измен етс  из-за смещени  нул операционного усилител . Поэтому пос ле сн ти  входного сигнала может произойти переключение релейного эле мента или релейного элемента и усили тел  с изменением коэффициента передачи (в зависимости от момента сн ти  входного сигнала). В результате после сн ти  входного сигнала двнгатель может делать один или два лишних шага. Это снижает точность системы управлени . Целью изобретени   вл етс  повышение точности и помехоустойчивости устройства управлени . Поставленна  цель достигаетс  тем. что в устройство дл  управлени  че- i тырехфазным двигателем переменного тока, содержащее четыре усилител  мощности, двувходовый интегратор, релейньй элемент, усилитель с изменением знака коэффициента передачи, ЪперациоНный усилитель с диодным ключом и резистивным делителем в обратной св зи, транзисторньй ключ и инвертор , причем транзисторный ключ соедин ет вход устройства с выходом диодного ключа, цепь обратной св зи выполнены из двух резисторов, включенных последовательно с диодом, обща  точка резисторов соединена с неинвертирующим входом интегратора, а транзистор инвертора, управл ющий переключателем, подключен к выходу диодного ключа, введены резистор, источник опорного напр жени , компаратор и ключ, подключенный параллельно конденсатору двувходового интегратора , управл ющий вход ключа соединен с выходом кo mapaтopa, первый вход которого подютючен к входу переключател  на инвертирующем входе интегратора, второй вход подключен к источнику опорного напр жени , а выход усилител  с изменением знака коэффициента передачи соединен с неинвертирующим входом этого усилител  через резистор. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 временные диаграммы, по сн ющие его работу. Устройство содержит (фиг. 1) уси .пители 1-4 мощности инверторы 5 и 6, регулируемый источник 7 напр жени  (тока) в обмотках двигател  с входом 8 уставки и входом 9 обратной св зи, двувходовый интегратор 10 с интег- . рирующим конденсатором 11 и входным резистором 12, переключатель 13 на МОП-транзисторах 14 и 15, релейный элемент 16, усилитель 17 с изменением знака коэффициента передачи, построенный на операционном усилителе 18 с входными резисторами 19-22, диодным ограничителем 23, 24 и транзисторным ключом 25 на инвертирующем входе. Блок- 26 вьзделени  модул  входного сигнала V... выполнен на операционном усилителе 27 с входным резистором 28, резисторами 29 и 30 и диодным ключом 31 в основной обратной, св зи, диодом 32 и стабилитроном 33 в дополнительной обратной св зи и МОП-транзисторном ключе 34. Выход блока 26 выделени  модул  подключен к входу переключател  13 и входу 8 уставки регулируемого источника.- В состав устройства также входит инвертор 35 на МОП-транзисторе 36, цепь управлени  которого подключена к выходу релейного элемента 16, соединенному с одним из входов управлени  переключател  13, другой вход управлени  которого соединен с выходом инвертора 35, компаратор 37 на операционном усилителе 38, первый вход 39 которого подключен к выходу блока 26 а второй вход 40 соединен с источником опорного напр жени  V, и ключ 4 на МОП-транзисторе, подключенный параллельно конденсатору 11 двухвходового интегратора 10, причем управл ющий вход ключа 41 соединен с выходом компаратора 37. Кроме того, усилитель 17 с изменением знака коэффициента передачи охвачен положительной обратной св зью через резистор 42, соедин ющий его выход с неинвертирующим входом операционного усилител  18.

Устройство работает следующим образом . I .

В исходном состо нии при о тсутст- ВИИ входного сигнала (Vg 0) компаратор 37 под действием опорного на пр жени  VQ устанавливаетс  в положение , при котором ключ 41 замкнут и выходное напр жение интегратора 10 равно нулю. Релейный элемент 16 находитс  в одном из устойчивых состо ний , а потому одна из нечетных обмоток двигател  (Wj или W) подключена к источнику 7. Благодар  введенной положительной обратной св зи, охватывающей усилитель 18 (резистор 42), последний работает в,релейном режиме и находитс  в состо нии положительного или отрицательного насыщени . Поэтому одна из четных юбмоток (V или ) двигател  также подключена к регулируемому источнику 7. ТаКИМ образом, при нулевом входном сигнале две из четырех обмоток двигател  наход тс  под током, а две другие обесточены и двигатель заторможен. При этом токи в обмотках двигател  задаютс  начальной уставкой V- , поскольку напр жение на выходе блока 26 вьщелени  модул  равно нулю ().

При подаче положительного входног сигнала (У,) операционный усилитель 27 блика 26 переходит в режим ограничени  и на его выходе возникает отрицательное напр жение, определ емое напр жением стабилитрона 33. Это напр жение смещает диод 31 в непровод щем направлении и одновременно открывает МОП-транзисторный ключ 34, через который входное напр жение ( поступает на выход блока 26 выделени  модул , в результате чего .avi . Если Vj, VQ , операционный усилитель 38 переходит в состо ние положительного насыщени , при котором ключ 41 на МОП-транзисторе размыкаетс  и в устройстве возникают автоколебани , обеспечивающие коммутацию обмоток двигател  в последовательности

, ,

Действительно, пусть в исходном состо нии релейный элемент 16 и усилитель 17 наход тс  в состо нии положительного насыщени , что соответствует подключению обмоток W -W к источнику 7. Под действием положительного напр жени  V на выходе релейного элемента 16 транзистор 15 переключател  13 закрыт, а транзистор 14 открыт (транзистор 14 открываетс  выходным напр жением инвертора 35, транзистор 36 которого закрыт положительным напр жением V) . Через открытый транзистор 14 выходное напр жение УМ блока 26 вьщелени  модул  подключаетс  к резистору 12 на инвертирующем входе интегратора 10. К неинвертирук цему входу интегратора 10 приложено напр жение с делител  на резисторах 29 и 30 в обратной св зи операционного усилител  27. При .равенстве сопротивлений резисторов 29 и 30 на неинвертирующем входе интегратора 10 действует напр жение ,. Поэтому конденсатор 11 зар жаетс  током

. VM-0.5V O.SVex

Ч

мг

где сопротивление резистора 12. Зар д конденсатора 11 продолжаетс  до тех пор, пока отрицательное выходное напр жение интегратора ( на фиг. 2) не достигнет порога переключени  V( релейного элемента 16. После этого последний переходит в состо ние отрицательного насыщени .

вследствие чего транзистор 15 замыкаетс , а транзистор 14 размыкаетс . При этом конденсатор 11 интегратора .10 перезар жаетс  под действием положительного напр жени  VA . Перезар д конденсатора J poйcxoдит под действии продолжаетс  до ем тока тех пор, пока поло ителъное напр жение у интегратора 10 йе достигнет второго порога перетслючени  V2 релейного элемента 16 (фиг.2). После перекогючени  релейного элемента 16 процесс повтор етс . При равенстве токов (i(i) и порогов переключений (Vfl |v,| ) интервалы времени, в течение которых напр жение интегратора Vn измен етс  от V,| до V,, и от Vg до |. , одинаковы. При этом возникают симметричнее колебани . Частота колебаний f пр мопропорциональн напр  жению , R,2c. где 0 - емкость конденсатора 11. Из временных диаграмм (фиг. 2) следует, что напр жение отстает от напр жени  V на четверть периода Выходное напрюкение усилител  17 при надлежащем выборе сопротивлени  резистора 2 (при достаточно узкой петле гистерезиса релейного элемента на операционном усилителе 18) в замк нутом транзисторе 25, что соответствует положительному напр жению Vgij, совпадает по фазе с напр жением интегратора V, , поскольку Vf, поступает на неиквертирующий вход операционно го усилител  18, ТЗ результате наггр жейие V(D опережает Vj на четверть периода и обмоти двигател  комг-гутируютс  в послэдовательности W -W , Wt-w, . ..... При отрицательном напр жении Vg,( работа устройства происходит аналогичным образом с.той лишь разницей. что ключ 25 усилител  17 находитс  в разомкнутом состо нии и коммутагрш обмоток двигател  происходит в обрат ной последовательности. Действитель но, при V,.; О на выходе усилител  2 возникает пололсительное напр жение, которое открывает Д11од 32, и операционный усилитель 27 охватываетс  о

рицательной обратной св зью через резисторы 29 .и 30. Одновременно напр жение V закрывает ключ 34 на МОПтранзисторе , поэтому выходное напр жение U(| блока 26 вьщелени  модул  определ етс  выражением 0 29 30 - сопротивлени  резисторов 28 - 30. При (,+R3o напр жение ) т.е. на выходе блока 26 при отрица-тельном напр жегши Vg формируетс  положительное напр жение Vt, равное по абсолютной величине Поскольку УН не зависит от знака Vgx, работа двухвходового интегратора 10 с релейным элементом 16 и перехслючателем 13 происходит точно так же, как и при положительном напр жении VB . Отличие состоит в работе усилител  17. При Vgj О положительное выходное напр жение Уц операционного усилител  27 закрывает транзисторный ключ 25 на инвертирующем входе опера-. ЦИОН-.-ОГО усилител  18. Вследствие напр жение интегратора L поступает на оба входа операционного усилител  18 и доминирует на инвертирующем входе этого усилител , так как на неинвертирующем входе оно ослабл етс  делителем на резисторах 22 и 20. В результате при V О усилитель 1 7 инвертирзет выходное напр жение интегратора VH и напр жение отстает от напр жени  .V на четверть периода. В этом случае обмотки двигател  коммутируютс  в последовательности , , что соответствует изменению направлени  вращени  двигател . Таки1 1 образом, при наличии входно го напр жени , превышающего по абсолютной величине опорное напр жение 0 9 устройство переходит в режим колебаний , обеспечива  коммутацию обмоток двигател  с частотой, пр мопропорциональной абсолютной величине входного напр жени , и в последовательности , определ емой его знаком. Рассмотрим работу устройства при сн тии входного сигнала. Как только входное напр жениеУЗКстановитс  меньше VQ происходит замыкание ключа 41. Выходное напр жение интегратора 10 практически скачком принимает значе-. 711 ние, близкое к нулю (момент времени t, на фиг. 2). Благодар  положительной обратной св зи, введенной в усилитель 17 через резистор 42, йтот усилитель работает в релейном режиме и напр жение V,g на выходе усилител  47 остаетс  неизменным. Дл  выполнени  зтого услови  необходимо, чтобы остаточное напр жение на выходе интегратора 10 при замкнутом ключе 41 лежало в пределах ширины петли гисте резиса релейного усилител  17. Очевидно, что релейный элемент 16 также сохран ет свое состо ние прискачкообразном изменении выходного напр жени  интегратора 10 до нул . Следовательно, при отключении Мgx об мотки двигател , наход щиес  под током , остаютс  во включенном состо нии , в то врем , как обесточенные об мотки Остаютс  отключенными. В ре8 . . зультате при отюпочении входного сигнала ротор дви ател  фиксируетс  в заданном положении и лишние шаги, обусловленные дрейфом нул  интегратора исключаютс . При наличии помех и малых входных сигналов (OijVflxUVo) устройство сохран ет работоспособность за счет того, что компаратор 57 удерживает ключ 41 в замкнутом состо нии и выходное , напр жение п интегратора 10 практически равно нулю. Поэтому независимо от состо ни  транзисторного ключа 25, который мо сет коммутироватьс  под действием помехи за счет изменени  выходного напр жени  Vij усилител  27, выходное напр же аие усилител  18 сохран етс  неизменным (остаточное напр жение интегратора лежит в зоне гистерезиса статической характеристики усилител  18).

)

Ф1/г.2

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЧЕТЫРЕХФАЗНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА по авт. св. № 886182, отличающееся тем, что, с целью повышения Точности и помехоустойчи вости,в него введены резистор, источник опорного напряжения, компаратор и ключ, подключенный параллельно конденсатору двухвходового интегратора, управляющий вход ключа соединен с выходом компаратора, первый вход которого подключен к входу переключателя на инвертирующем входе интегратора, второй вход подключен к источнику опорного напряжения, а выход .усилителя с изменением знака коэффициента передачи соединен с не^;инвертирующим входом этого усилителя через резистор. ¹