SU1226331A1 - Устройство дл измерени внутреннего угла синхронной машины - Google Patents

Abstract

Изоберетение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при экспериментальных исследовани х в системах управлени  с частотно-регулируемыми синхронными двигател ми и вентильными двигател ми на их основе. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений. Это достигаетс  тем, что цифровой блок задержки осуществл ет смешение фазы импульсов датчика положени  непосредственно в градусном измерении, т.е. независимо от частоты враш;ени , т.е. позвол ет проводить коррекцию датчика однократно , при установке и дл  любого на правлени  вращени  и релшма работы , а наличие св зи регистра с блоком синхронизации и наличие блока определени  знака угла обеспечивает регистрацию и запоминание на каждом интервале дискретности устройства правильного значени  внутреннего угла машины при любом режиме работы. Это позвол ет использовать данное устройство в системах автоматического управлени  электроприводами. Функциональна  схема устройства и пример схемной реализации цифрового блока и умножител  частоты с по снением особенности их работы привод тс  в описании изобретени . 3 ил. § (Л с

Description

Изоберетсниё относитс  к измерительной технике и может быть использовано при экспериментальных исследовани х и в системах управлени  частотно-регулируемыми синхронными двигател ми -и вентильными двигател ми на их основе.

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений за счет того, что цифровой блок задершси осуществл ет смещение фазы импульсов датчика положени  непосредственно в градусной мере, т.е. независимо от частоты вращени , что позвол ет проводить коррекцию датчика однократно, при установке и дл  любого направлени  вращени  и режима работы, а наличие св зи регистра с блоком синхронизации и блока определени  знака угла обеспечивают регистрацию и запоминание на каждом интервале дискретности устройства правильного значени  внутреннего угла машины при любом режиме работы, что позвол ет использо- ,вать предлагаемое устройство в систе мах автоматического управлени  электроприводами .

На фиг. 1 приведена схема устройсва; на фиг. 2 - пример реализации цифрового блока задержки; на фиг. 3 пример реализации умножител  частоты

Схема устройства дл  измерени  внутреннего угла синхронной машины содержит датчик 1 положени , выходом соединены с первым формирователем (ФДП) 2, а его выход св зан с первым входом блока 3 задержки. Второй формирователь 4 выходом соединен с входо умножител  5 частоты. Выход блока за держки св зан с первым входом блока 6 исключени  совпадений, второй вход которого соединен с выходом умножител  5 частоты. Одновременно второй вход блока 3 задержки св зан с в ьгходом (f умножител  частоты, на третий вход которого подведен внешний сигнал управлени , а на четвертые входы N подаетс  код - эквивалент величине задержки. Выходы блока 6 исключени  совпадений соединены с входами блока 7 определени  знака угла, который содержит первый 8, второй 9, третий 10

Умножитель 5 частоты реализован на принцип управл емого делени  тактовой частоты и содержит (фиг.З) генератор 27 тактовых импульсов, выход которого соединен с входом делител  28 частоты и с вычитаюш тм счетным входом реверсивного счетчика 29, выход делител  частоты соединен с первым входом дес того элемента И 30, на второй вход которого подключен выход второго формировател  4, его выход св зан с суммирующим входом счетчика 31, выходы которого соедине ны с входами параллельной записи реверсивного счетчика 29, а установочи четвертьш 11 элементы И, первый элемент ИЛИ 12, первый 13 и второй 4 RS- 35 ный вход соединен с выходом блока 32 .триггеры, а выходы указанного блока синхронизации. Кроме того, выход соединены с входами третьего ЕЗ-триг блока синхронизации соединен с вхо- гера 15 и с первыми входами п того 16 дом запись предустановки реверсивноto

15

20

25

31)

2Ь:3312

и шестого 1/ элементов И, на вторые йходы которых подключены выход третьего RS-триггера 15, Выходы п того и шестого элементов И через второй эле- 5 мент И.Ш1 18 соединены с первым входом седьмого элемента И 19, выход которого св зан со счетным входом счетчика 20, выходами соединенного с входами регистра 21. Кроме того, на второй вход элемента И 19 подключен выход умножител  частоты, а выход второго элемента ИЛИ 18 соединен с входом блока 22 синхронизации, выходы которого св заны с R-входом счетчика и входом Запись регистра 21. Выход регистра  вл етс  выходом устройства.

Цифровой блок 3 задержки (фиг.2) реализуетс  на реверсивном счетчике 23, на входы записи Ыд которого подаетс  код числа, эквивалентного требуемому углу сдвига дл  направлени  вращени  двигател , прин того условно за пр мое, а на вход синхронизации подключен выход первого формировател  2. Выход умножител  частоты fj,(j соединен с первыми входами восьмс - го 24 и дев того 25 элементов И, причем выход восьмого элемента И соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 23, а выход дев того элемента И 25 св зан с суммирующим счетным входом () реверсивного счетчика 23, Кроме того, сигнал Упр. направлени  вращени  от системы управлени  приводом подведен к второму входу восьмого элемента И 24 и к входу третьего элемента ИЛИ 26, инверсный выход которого св зан с вторым входом дев того элемента И 25,

30

35

Умножитель 5 частоты реализован на принцип управл емого делени  тактовой частоты и содержит (фиг.З) генератор 27 тактовых импульсов, выход которого соединен с входом делител  28 частоты и с вычитаюш тм счетным входом реверсивного счетчика 29, выход делител  частоты соединен с первым входом дес того элемента И 30, на второй вход которого подключен выход второго формировател  4, его выход св зан с суммирующим входом счетчика 31, выходы которого соединены с входами параллельной записи реверсивного счетчика 29, а установочный вход соединен с выходом блока 32 синхронизации. Кроме того, выход блока синхронизации соединен с вхо- дом запись предустановки реверсивного счетчика 29, а его вход св зан с выходом второго формировател  4 импульсов .

Устройство работает следующим образом .

Формирователь 2 формирует из сигналов датчика 1 положени  короткие импульсы пр моугольной формы, которые через блок 3 задержки поступают на первый вход блока 6 исключени  совпадений импульсов, На второй его i вход поступают короткие пр моугольные импульсы с второго формировател  4, частота следовани  которых равна частоте напр жени  на статоре синхронной машины.

Импульсы с выходов блока 6 поступают на блок формировани  импульсов, длительность которых пропорциональна внутреннему углу машины. В генераторном режиме работы последней импульсы на выходе блока задержки опережают импульсы на выходе второго формировател  4. При этом на пр мом выходе триггера 14 присутствует сигнал , с логическим уровнем О, а логический уровень 1 на его инверсном выходе разрешает прохождение импульсов с первого выхода блока 6 через элемент И 8 на установочный вход триггера 15. На пр мом выходе последнего устанавливаетс  логический уровень разрешающий сброс триггера 13 отстающими по фазе импульсами на втором выходе блока 6 через элементы 11 и 12. При этом на пр мом выходе триггера 15 устанавливаетс  уровень, сигнализирующий о положительном значении внутреннего угла машины, и импульсы с пр мого выхода триггера 13, длительность которых подлежит измерению, через элементы И 16 и ИЛИ 18 поступают на первый вход элемента И 19.

При работе машины в двигательном режиме импульсы на выходе блока 3 задержки отстают от импульсов на выходе второго формировател  4. При этом на пр мом выходе триггера 13 находитс  уровень логического О, а на пр мом выходе триггера 14 - импульсы, длительность которых пропорциональна внутреннему углу машины. На выходе триггера 15 уровень сигнализирует об отрицательном значении измер емого угла. Импульсы с выхода триггера 14 через элементы И 17 и ИЛИ 18 поступают на первый вход элементам 1

На второй вход того же элемента И 19 поступают импульсы с выхода бло

ка 5 умножител  частоты. Частота этих импульсов пропорциональна частоте импульсов на выходе второго формировател  4, что позвол ет измер ть внутренний угол машины непосредственно в электрических градусах. Это обеспечиваетс  тем, что сначала счетчиком 31 определ етс  период следовани  импульсов с формировател  4, а затем результат счета переписываетс  в счетчик 29, работающий на вычитание. Число импульсов , пришедших на вход счетчика 31 от тактового генератора 27 через делитель частоты 28 и элемент И 30 за период между двум  соседними импульсами с блока 4 равно:

N -

К, f ..

где f.

К,

-частота тактового генератора 27;

-частота на выходе формировател  4 опорных импульсов;

-коэффициент делени  делител  28.

Частота импульсов обнулени  счетчика 29, на вход которого поступает частота от генератора 27, равна

f

Чч

т

N + 1

fr

1- -. 1

KA f

При f 7 f, ; f

f,

Кд. Коэф 5 -фициент делени  К. выбираетс  равным

К,

где 6

макс

u9

- угол ме)к,цу двум  соседними импульсами частотой

u8 f или ФДП, эл. град;

необходима  точность измерени  угла, эл.град. Пакеты импульсов с выхода И 19 пос тупают на вход счетчика 20, По заднему фронту импульса на выходе элемента ИЛ1 18 блок 22 синхронизации формирует импульс записи содержимого счетчика 20 в регистр 21, а затем импульс сброса счетчика 20. Таким образом, регистр 21 содержит код Ng, пропорциональный измеренному внутренне углу б синхронной машины. Перед началом эксплуатации датчика необходима его начальна  коррекци  котора  производитс  путем задершси импульсов с формировател  2 блоком 3

5

, задаваемую ко- с ПОМОП1ЫО набора

на величину угла U дом N. , например

тумблеров или с другого программоносител , При. Njj задает величи ну задержки непосредственно в электрических градусах.

Реверсивный счетчик 23 имеет емкость , равную Кд . При вращении двигател  вперед, на управл ющем входе блока 3 (входе инвертора РШИ 26) присутствует уровень логической 1, и счетные импульсы с выхода реверсивного счетчика 29 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 23. На выходе этого счетчика 23 по вл ет с  импульс обнулени  при поступлении на его вычитающий вход N счетных импульсов, т.е. через врем 

, NA NU

UL - JT Y , f

ЕСЧ J, 1

Угол коррекции Д f t uN/Кд таким образом не зависит от частоты f, . При изменении направлени  вращени  на обратное на управл ющий вход блока 3 подаетс  уровень логического О и счетные импульсы с реверсивного счетчика 29 поступают через элемент И 25 на суммирующий вход счетчика 23,

чем достигаетс  неизменность фазы им-зо единены с выходами третьего и четверпульсов на выходе блока 3 при реверсе

машины.

Устройство позвол ет без вмешательства в монтаж выполн ть настройку дл  двигателей любой полюсности 35 и использовать датчик положени  с больщим количеством импульсов за один оборот диска, что уменьшает интервалы дискре1 ности и врем  измерений, Здесь отстройка нулевого угла осу- 40 ш.ествл етс  изменением кода ка входе схемы задержки при произвольной установке диска датчика. Все это сокращает врем  подготовки устройства к работе и не требует переналадки при 45 изменении ражимов работы исследуемой И.ПИ управл емой машины. Совокупность этих свойств дает ощутимый технико- экономический эффект, величина кототого элементов И, инверсный выход первого RS-триггера соединен с вторым входом второго элемента И, а его пр мой выход св зан с вторым входом четвертого элемента И, инверсный выход второго RS-триггера соединен с вторым входом первого элемента И, а его пр мой выход - с вторым входом третьего элемента И, первый -выход блока определени  знака угла соединен с выходом первого элемента И и S-входом введенного третьего RS-триггера, а второй его выход - с выходом второго элемента И и R-входом - ретьего RS- триггера, пр мой выход которого соединен с первым входом п того введенного элемента И, на второй вход которого подключен пр мой выход первого RS-триггера, а инверсный выход третьерого зависит от конкретной установки, 50 го RS-триггера соединен с первьм входом шестого введегшого элемента И, к второму входу которого подключен пр мой выход второго RS-триггера, выходы п того и шестого элементов И 55 через второй введенный элемент ИЖ соединены с первым входом седьмого введенного элемента И и с входом блока синхронизации, причем выход умгде используетс  предлагаемое устройство .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  внутреннего угла синхронной машины, содержащее счетчик и последовательно соеди15

   10

   ненные датчик положени , первый формирователь ,, блок задержки, а также второй формирователь, вход которого соединен с источником сигнала опорной частоты , а выход с входом умножител  частоты, о т ли ч ающе е с   тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей и повьпиени  точности измерений в него введены блок исключени  совпадений, первый вход которого соединен с выходом блока задержки, а второй его вход - с выходом второго формировател  импульсов, блок определени -знака угла, первый и , второй ВХОДЕ) которого соединены соответственно с выходами блока исключени  совпадений, содержащий четыре элемента И, элемент ИЛИ, два КЗ-триггера , блок синхронизации, и регистр,

   причем первый вход блока исключени  совпадений соединен с первыми входами первого и третьего элементов И, а второй выход блока исключени  совпадени  св зан с первыми входами второго и четвертого элементов И, выходы первого и второго элементов И соединены с S-входами первого и второго RS-триггеров соответственно, R-входы которых через первый элемент И.ПИ со20

   25

   того элементов И, инверсный выход первого RS-триггера соединен с вторым входом второго элемента И, а его пр мой выход св зан с вторым входом четвертого элемента И, инверсный выход второго RS-триггера соединен с вторым входом первого элемента И, а его пр мой выход - с вторым входом третьего элемента И, первый -выход блока определени  знака угла соединен с выходом первого элемента И и S-входом введенного третьего RS-триггера, а второй его выход - с выходом второго элемента И и R-входом - ретьего RS- триггера, пр мой выход которого соединен с первым входом п того введенного элемента И, на второй вход которого подключен пр мой выход первого RS-триггера, а инверсный выход третье7

   ножнтел  частоты соединен с вторым входом седьмого элемента И с вторым входом блока задержки, выход седьмого элемента И соединен со счетным входом счетчика, установочный вход которого соединен с первым выходом блока синхронизации, выход Запись

   От Йй/

   2Ц/

   Упр.

   2263318

   регистра соединен с вторым выходом блока синхронизации, а третий вход блока задержки подключен к шине управл ющих сигналов, а четвертые входы 5 блока задержки соединены с кодовой оганой, определ ющей величину задержки .

   . h 1/ t Ф

   23

   -f

   25

   /V

   /cv

   2б1(Фмг .2

   /77 Фo

   Редактор Р.Цицика

   Составитель В.Шубин Техред Л.Олейник

   Заказ 2125/42 Тираж 728Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д.4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна ,4

   Фи&. 5

   Корректор М.Максимишинец