SU1241393A1 - Электропривод посто нного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к олектро- технике, а именно к электроприводу. Цель изобретени  - повьшение точности стабилизации скорости вращени  электропривода. Устройство содержит электродвигатель 1, коммутатор 2, датчик 3 частоты вращени , блок сравнени  4 к вы вителю отклонени  5, преобразователь код - длительность 6. Введение блока формировани  7 длительности импульсов, управл емого ключа 8 и элемента ИЛИ 9 позвол ет таким образом воздействовать на двигатель , что происходит последовательное чередование результатов измере ни  фазы частот. Одна из фаз пропорциональна заданной частоте вращени , а друга  - действительной частоте. При этом дискретно измен емые длительности импульсов сигнала стабильной частоты, вызывакщие указанное чередование в квазиустановившемс  режиме, отличаютс  друг от друга на минимальное значение, что обеспечивает повьшение точности. 2 ил. i (Л ND 4: СО СО СА9

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к электроприводам, и может быть использовано дл  повышени  точности стабилизации скорости вращени  электроприводов посто нного тока.

Цель изобретени  - повьшение точ- нос;ти стабилизации скорости электро- при вода посто нного тока.

На фиг. 1 изображена схема электропривода , на фиг. 2 - диаграмма изменени  длительности импульса.

Электропривод посто нного тока (фиг. 1) содержит электродвигатель 1, подключенньй к коммутатору 2, датчик 3 частоты вращени , подклюг ченный через блок 4 сравнени  к вы вителю 5 отклонени , преобразователь 6 код - длительность, блок 7 формировани  длительности импульса и последовательно соединенные управл емый ключ 8 и элемент ИЛИ 9. Выход блока 4 сравнени  соединен с входом управл емого ключа- 8 и входом блока 7 формировани  длительности импульса ,, выход которого через преобразователь 6 код - длительность соединен с вторым входом элемента ИЛИ 9, выходом соединенным с входом коммутатора 2, один выход вы вител  5 отклонени  соединен с входом управл емого ключа 8, а второй выход - с входом блока 7 формировани  длительности импульса.

В качестве преобразовател  код- длительность импульса использован широтно-импульсный модул тор 6.

Датчик 3 частоты вращени  (ftp) электродвигател  1 соединен с измерител ми частоты вращени  10 и фазы 11 (фиг. 3) и с входами регистров 12 и 13. Кроме того, на эти измерители подают импульсы частоты задани  fj, а на измеритель 11 фазы - еще и импульсы эталонной частоты «. Информацию с измерител  10 частоты подают на логический элемент И 14, а информаци  с измерител  фазы подаетс  на логические элементы И 15 и 16. Выходы логических элементов И 14 и 15 объединены логическим элементом ИЛИ I, который, в свою очередь, соединен с вы вителем 18 отклонени  частоты (фазы). Другой вход вы вител  18 соединен с выходом логического элемента ШШ 19, который объедин ет выходы логических элементов И 20 и 21. Информаци  на вход логического элемента И 21 подаетс  с регистра 22

5

0

5

0

5

0

5

50

55

временного хранени  фазы. При этом вход регистра 22 соединен с выходом логического элемента И 16. Информаци , подаваема  на логический элемент И 20, соответствует значению уставки частоты вращени  двигател . Входы, разрешающие прохождение информации через элементы И 20 и 21, соединены соответственна с верхним (пр мым) и нижним (инверсным) выходами RS-триг- гера 23. Кроме того, пр мой выход RS-триггера 23 соединен с входами логических элементов И 16 и 14, а инверсный выход - с входом логического элемента И 15. Верхний выход вы вител  18 отклонени , соответствукш1 1й значительному отклонению частоты (фазы) соединен с входами управл емого ключа 8 и RS-триггера 23, средний выход вы вител  18 отклонени , соответствующий незначительному отклонению частоты (фазы) соединен с нижним входом RS-триггера 23 и счетным входом (верхний по схеме) счетчика 24. Нижний выход вы вител  18 отклонени , соответствующий знаку отклонени  частоты (фазы) соединен с входом управл емого ключа 8, с входом вы вител  25 смены знака частоты (фазы), а также с входами сумматоров 26 и 27. Выход управл емого ключа 8 соединен с одним из входов логического элемента ШШ 9, другой вход которого соединен с щи- ротно-имлульсным модул тором 6. Выход логического элемента ИЛИ 9 соединен с входом коммутатора 2, выход которого, в свою очередь, соединен с электродвигателем 1. Выход вы вител  25 смены знака соединен с нижним входом, соответствующим установке в О счетчика 24. Первый верхний выход счетчика 24 соединен с одним из .входов логического элемента ШШ 28, второй выход - с одним из входов логического элемента И 29, третий выход - с входами логических элементов ИПИ 28 и 30, четвертый выход - с входом логического элемен- та ИЛИ 31, а п тый (последний) вывод с входами логических элементов ИЛИ 31 и 30. Выходы последних соединены соответственно с входами логических элементов И 32 и 33. Выход логического элемента 1ЯПИ 28 соединен с входом логического элемента И 34. Информаци  с регистра 12 подаетс  на входы логических элементов И 34, 20, 33 и 32. элемента ИПИ 31

12413934 .

л емого ключа 8, подают сигнал, который переводит пр мой выход RS-триг- гера 23 в активное состо ние, вследствие чего элементы И 14, 16 и 20 перевод т в активное состо ние. В зависимости от знака рассогласовани  частоты (фазы), который подают на выход вы вител  18 отклонени , соединенного с входами управл емого клю- 27, а также с одним из входов регист-ю вы вител  25 смены знака и ра 12. На другой вход регистра 12 по- сумматоров 26 и 27, на выходе управ- даетс  информаци , соответствующа  и л емого ключа В устанавливают или 1 исходному значению величины изменени  длительности импульса A tT. Другой вход сумматора 27 соединен с выходом чают или отключают двигатель 1 на сумматора 26. Кроме того, выход сум- врем  текущего измерени  частоты fbP

3

соединен с входом элемента И 33. Выходы элементов И 29 и 33 соединены соответственно с входами цифровых делител  35 и умножител  36 на два, выходы которых совместно с выходом логического элемента И 34 объединены логическим элементом ИЛИ 37. Выход логического элемента ИЛИ 37 соединен с одним из входов сумматора

л емого ключа В устанавливают или или О, которые через логический элемент ИЛИ 9 и коммутатор 2 вклю

матора 26 соединен с одним из. входом регистра 13. На другой вход последнего подаетс  значение, соответствующее исходному значению величины дли- тельности импульса йи. Выход регистра 13 соединен с одним из входов сумматора 26. Другой вход последнего соединен с выходом логического элемента И 32, у которого вход, разрешающий прохождение информации, соединен с выходом логического элемента ИЛИ 30. Выход сумматора 27 соединен с входом широтно-импульсного модул тора 6, на другой вход которого поступает частота fwnM.

Устройство работает следующим образом.

Перед запуском двигател  1 устанавливают частоту fj , служащую дл  изменени  частоты fip с датчика 3, фазы частот f о , fep (кроме зтого, период частоты f 5  вл етс  минимальным периодом дискретности изменени  величины и) , частоту fo,  вл ющуюс  эталонной частотой, на которой требуетс  произвести стабилизацию .частоты вращени  двигател  1, уставку fip, котора  представл ет собой двоичный код частоты fo с периодом

дискретности изменени , определ емым периодом частоты f , частоту (noc- то нна  частота взаимодействи  импульсов измен емой длительности на двигатель 1), двоичный код величин йС исх (эти величины участвуют

в формировании величины - « и в процессе стабилизации двигател  1 подвергают коррекции).

При запуске двигател  1, а также при значительных отклонени х частоты от значени  уставки f5p с выхода вы вител  18 отклонени , соединенного с входами RS-триггера 23 и управл емого ключа 8, подают сигнал, который переводит пр мой выход RS-три гера 23 в активное состо ние, вслед ствие чего элементы И 14, 16 и 20 перевод т в активное состо ние. В з висимости от знака рассогласовани  частоты (фазы), который подают на выход вы вител  18 отклонени , соединенного с входами управл емого кл вы вител  25 смены знака и сумматоров 26 и 27, на выходе управ л емого ключа В устанавливают или чают или отключают двигатель 1 на врем  текущего измерени  частоты fb

л емого ключа В устанавливают или или О, которые через логический элемент ИЛИ 9 и коммутатор 2 вклюл емого ключа 8, подают сигнал, который переводит пр мой выход RS-триг- гера 23 в активное состо ние, вследствие чего элементы И 14, 16 и 20 перевод т в активное состо ние. В зависимости от знака рассогласовани  частоты (фазы), который подают на выход вы вител  18 отклонени , соединенного с входами управл емого клю- вы вител  25 смены знака и сумматоров 26 и 27, на выходе управ- л емого ключа В устанавливают или 1 чают или отключают двигатель 1 на врем  текущего измерени  частоты fbP

0

о

Измерение частоты fbpB блоке 10, также как и измерение фазы частот fo, f6рв блоке 11 производ т в процессе всей работы двигател  1. Двоичный код измеренной частоты ftp и фазы частот fо, ftp соответственно через элементы И 14 и 16, которые наход тс  в активном состо нии, подают на эле- 5 менты ИЛИ 17 и регистр 22 временного хранени  фазы. Значение фазы частот f о , f Ьр в регистре 2-2 возобновл ют каждый раз, пока элемент И 16 находитс  в активном состо нии (в активном состо нии элемент И 16) находит5

0

с , пока пр мой выход RS-триггера 23 тоже находитс  в таком же состо нии. Значение частоты ffcp далее через элемент ИЛИ 17 ввод т в вы витель 18 отклонени  частоты (фазы)« в последнем его сравнивают со значением установки fbp, которое ввод т через элемент И 20, наход щийс  в активном состо нии , и элемент ИЛИ 19. Результат сравнени  в блоке 18 получают в следующем виде: значительно, незначительно с соответствующим знаком отклонени . Состо ние значительно

соответствует отклонению частоты (фа- j зы) от сравниваемого значени  на ве- 5 личину более чем одного периода дис- кретности измерени  частоты (фазы). Оставшийс  интервал соответствует

состо нию незначительно.

вы

 вител  18 отклонени  сигнал подают на вьшод, который соединен с входом RS-триггера 23, перевод щим его инверсный вывод в активное состо ние. Вследствие этого элементы И 15 и 21 перевод т в активное состо ние. В этом случае схема переводитс  в режим точной стабилизации частоты вращени  электродвигател  1. В этом режиме

возобновление фазы частот f, fЬр в регистре 22 прекращают. Последнее значение фазы, которое записано в регистр 22, становитс  значением, с которым в дальнейшем сравнивают текущее значение фазы, поданное в вы витель 18 через элементы И 15, ИЛИ 17. Содержимое регистра 22 подают в вы витель 18 через элементы И 21, ИЛИ 19 до тех пор, пока RS-триггер 23 установлен в состо ние 1 на

12413936

элемент ШШ 28 устанавливает элемент И 34 в активное состо ние. Элементы И 29, 33 и 32 устанавливают в закрытое состо ние, так как остальные J вьтоды счетчика 24 установлены в нулевое состо ние. Вследствие этого величину, хран щуюс  в регистре 12, через элементы. И, ИЛИ 34 и 37 подают в сумматор 27, а также обратно

10 в регистр 12. На другой вход сумматора 27 подают величину Г , хран щуюс  в регистре -13 и прошедшую через сумматор 26 без изменени , так как элемент И 32 посредством элемен15 та ШШ 30 установлен в закрытое состо ние . Содержимое регистра 19 также не измен ют. На выходе сумматора 27 получают величину .Знак суммировани  .или вьиитани  сумматоров 26 и 27 задают блоком 18 с вьто- да соответствующим состо нию знака фазы частот f о , ftp.

1 на втором выводе счетчика 24 . ( V 2) переводит в активное состо инверсном выводе. Сигнал, которым перевод т RS-триггер в инверсное состо ние (1 на инверсном выводе), кроме того, подают на счетный вход счетчика 24. Счетчик 24 представл ет собой счетчик числа измерений частот fо, fБр с посто нным знаком. Вс кое изменение знака рассматриваемой фазы, а также смену знака отклонени  частоты ffep от значени  уставки ffep фиксируют вы вителем 25, который, в свою очередь, предустанавливает счетчик 24 в исходное состо ние (нулевое ) Определенное состо ние счетчика 25 ние элемент И 29. Элементы И 34, 33 24 предопредел ет соответствук цие из- и 32 устанавливают в закрытое состо 20

менени  величин и , хран щихс  соответственно в регистрах 13 и 12 и участвую1дих в формировании вели- . После того, как произошло JQ изменение знака фазы частот fо, ffep, на верхнем вьшоде счетчика 24 устанавливают единичный сигнал. Остальные вьшоды устанавливают в нулевое - состо ние. После второго, третьего и четвертого измерений фаз, если этот знак не мен етс , единичный сигнал соответственно устанавливают на втором , третьем или четвер том выводе счетчика 24. После п того измерени  знака фазы, если он не изме.нилс , единичный сигнал устанавливают на нижнем вьшоде счетчика 24. 1 на этом выводе сохран етс  до fex пор.

35

40

ние, как и в предвдущем случае содержимое регистра 13 () не измен ют. Содержимое регистра 12 (ь) через элемент И 29 подают на вход делител  35 на два. Значение йТ/2 через элемент ИЛИ 37 подают на другой вход сумматора 27, где оно совместно с величиной С дает величину tn v -At72. Величина л Р , поделенна  на два, с выхода элемента ШШ 37 поступает на вход регистра 12, но запит сывают ее только в момент прихода следующего импульса частоты fip. Это означает, что информацию на выходах сумматоров 26 и 27 не измен ют в интервале между и «4пульсами частоты f6p

Единица на третьем выводе счетчика 24 (У 3) посредством элементов ШШ 28 и 30 переводит в активное состо ние элементы И 34 и 32. Элементы И 29 и 33 устанавливают в закрытое состо ние. Тогд.а, если ранее на вход сумматора 26 с выхода элемента И 32 никакой информа:ции не подавали, то теперь на него через элемент И 32 подают содержимое регистра 12 (л),: На другой вход сумматора 26 поступа- ет содержимое регистра 13 (Tj). Тогда на выходе сумматора 26 получаем величину б f . Эту величину подают одновременно на вход сумматора 27 и на вход регистра 13.

пока не произойдет смены знака фазы частот fo , ftp. Изменение величин ft v- в интервале посто нства знака фазы по сн ет фиг. 2, на которой вместо изменени  Т показано изменение величиныдЯГ относительно величины л С . ВеличинайТ тличаетс  от ,величины при текущем знаке фазы iна величину г до изменени  рассматриваемого знака Фазы. Параметр - номер измерени  фазы в интервале .посто нства знака фазы.

Если 1 установлена на верхнем выводе счетчика 24 что соответствует J 1 (фиг. 2), то она через

ние, как и в предвдущем случае содержимое регистра 13 () не измен ют. Содержимое регистра 12 (ь) через элемент И 29 подают на вход делител  35 на два. Значение йТ/2 через элемент ИЛИ 37 подают на другой вход сумматора 27, где оно совместно с величиной С дает величину tn v -At72. Величина л Р , поделенна  на два, с выхода элемента ШШ 37 поступает на вход регистра 12, но запит сывают ее только в момент прихода следующего импульса частоты fip. Это означает, что информацию на выходах сумматоров 26 и 27 не измен ют в интервале между и «4пульсами частоты f6p

Единица на третьем выводе счетчика 24 (У 3) посредством элементов ШШ 28 и 30 переводит в активное состо ние элементы И 34 и 32. Элементы И 29 и 33 устанавливают в закрытое состо ние. Тогд.а, если ранее на вход сумматора 26 с выхода элемента И 32 никакой информа:ции не подавали, то теперь на него через элемент И 32 подают содержимое регистра 12 (л),: На другой вход сумматора 26 поступа- ет содержимое регистра 13 (Tj). Тогда на выходе сумматора 26 получаем величину б f . Эту величину подают одновременно на вход сумматора 27 и на вход регистра 13.

7

Но в регистр 13 ее записывают в момент прихода следующего импульса частоты f , На другой вход сумматора 27 через элементы И 34, ИЛИ 37 подают содержимое регистра 12 (Д1-). На выходе сумматора 27 получают величину () , которую сохран ют до прихода следующего импульса частоты fep.

Единица на четвертом вьшоде счет- чика ,24 ( Y 4) через элемент ИЛИ 31 переводит элемент И 33 в активное состо ние. Элементы И 34, 29 и 32 устанавливают в закрытое состо ние. Вследствие этого на выходе суммато- ра 26 получают величину, хран щуюс  регистре 13 (Тп) без изменени . Содержимое регистра 12 (д ) , которое проходит через элемент И 33, подвергают в блоке 36 умножению на два. Полученное значение через элемент ИЛИ 37 подают на вход сумматора 27 и на вход регистра 12. В регистр 12 это значение, как и в предьщущих случа х, записывают.с приходом еле- дующего импульса частоты fЬр. На выходе сумматора 27 получают величину

ТТ ,k лТ .

На последнем вьшоде счетчика 24

() 1 через элементы ИЛИ 30 и 31 переводит соответственно элемен- ты И 32 и 33 в активное состо ние.. Элементы И 34 и 29 устанавливают в закрытое состо ние. Тогда на выходе сумматора 26 получают величину ± ±lft Величину д1 с выхода регистра 12 подают на вход сумматора 26 через элемент И 32. На выходе сумматора 27 получают величину tTjip ± i дТ) ± 2лТ (2 л получают в блоке 36). В блоке 36 производ т увеличение величины йП , поступающей через элемент И 33 с регистра 12, С приходом следующего импульса частоты ffcp в регистры 13 и 12 записьгеают новые значени  п и д , которые установлены соответственно на выходах сумматора 26 и элемента ИЛИ 37.

Значение величины Т/, которое получают на выходе сумматора 27, подают на широтно-импульсный модул тор 6. На выходе блока 6 получают импульсы посто нной частоты

ю 5 20 25

зо

0

5

3938 .

f шчм с длительностью Vn . Эти импульсы через элемент ИЛIi 9 и коммутатор 2 воздействуют на двигатрль 1

При изменении знака фазы частот fo, fbp цикл формировани  длительности импульсов частоты fujWM повтор етс , согласно описанному, при этом знак суммировани  величины в сумматорах 26 и 27 измен етс  на противоположный.

Таким образом, на двигатель воздействует импульсный сигнал стабильной частоты, сформированный таким ойразом, что происходит последовательное чередование результатов измерени  фазы частот, одна из которых пропорциональна заданной частоте вращени , втора  - действительной частоте вращени  двигател . При этом дискретно измен емые длитель- .кости импульсов сигнала стабильной частоты, вызывающие указанное чередование в квазиустановившемс  режиме , отличаютс  друг от друга на минимальное значение. В результате этого обеспечиваетс  повьшгение точности стабилизации частоты вращени .

Ф.о рмула изобретени 

Электропривод посто нного тока, содержащий электродвигатель, под- . ключенный к коммутатору, датчик частоты вращени , подключенньш через блок сравнени  к вы вителю отклонени  преобразователь код - длительность, отличающийс  тем, что, с Целью повьщ1ени  точности стабилизации скорости, в него введены блок формировани  длительности импульса и последовательно соединенные управл емый ключ и элемент ИЛИ, при этом выход блока сравнени  соединен с вхо-. дом управл емого.ключа и входом блока формировани  длительности импульса , выход которого через преобразователь код - длительность соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выходом соединенным с входом коммутатора, один выход вы вител  отклонени  соединен с входом управл емого ключа а другой выход- с входом блока формировани  длительности импульса.

1 2 3 ff 5 6 7 8 9 ) «риг.г

Claims (1)

1. Ф.о рмула изобретения

   Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, подключенный к коммутатору, датчик частоты вращения, подключенный через блок сравнения к выявителю отклонения преобразователь код - длительность, отличающийся тем, что, с Целью повышения точности стабилизации скорости, в него введены блок формирования длительности импульса и последовательно соединенные управляемый ключ и элемент ИЛИ, при этом выход блока сравнения соединен с вхо-. дом управляемого ключа и входом блока формирования длительности импульса, выход которого через преобразователь код - длительность соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выходом соединенным с входом коммутатора, один выход выявителя отклонения соединен с входом управляемого ключа а другой выход - с входом блока формирования длительности импульса.

   . 1241393

   AT(i+^)

   12 3

   -ι-----Τ------1------>--1-If 5 6 7 8 9 Ϊ фиг.2