SU1539725A1 - Устройство дл регулировани скорости электропривода - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к управл емым системам регулировани  скорости электропривода. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  и точности устройства. Цель достигаетс  тем, что в устройство дл  регулировани  скорости, содержащее генератор 1 импульсов, первый, второй и третий делители частоты 2,3 и 4, элемент ИЛИ 10, первый элемент задержки 11, первый триггер 12, блок 13 расширени  импульсов, первый и второй формирователи импульсов 9 и 14, блок 17 задани  скорости, сумматор 16 кодов, преобразователь 15 временной интервал сравнени -код, блок 5 сравнени , выход которого через последовательно соединенные силовой преобразователь 6, исполнительный двигатель 7, датчик 8 скорости подключен к входу первого формировател  импульсов 9, введены второй, третий и четвертый триггеры 18,19 и 20, элемент И 21, второй и третий элементы задержки 23 и 24, второй элемент ИЛИ 22, выход которого подключен к первому входу преобразовател  15 временной интервал сравнени -код, вход второго триггера 18 подключен к первому выходу второго делител  3 частоты, а выход соединен с первыми входами элемента И 21. Введение новых элементов и св зей позвол ет повысить точность электропривода в области низких скоростей вращени  его вала. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к управл емым системам автоматического регулировани  скорости и фазы вращени  вала электропривода, построенным на основе замыкани  системы но разности фаз сравниваемых частотных сигналов, и может быть использовано в прецизионных устройствах дл  записи и воспроизведени  информации, в частности в фоторегистраторах. Дл  нормальной работы этих устройств требуетс  точное регулирование скорости и текущего значени  угла (фазы) вращающегос  вала механизма.

Цель изобретени  - повышение быст-, родействи  и точности устройства i дл  регулировани  скорости электропривода .

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства дл  регулировани  скорости; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, первый 2, второй 3 и тре- тий 4 делители частоты, блок 5 сравнени , силовой преобразователь 6, ис- полнительный двигатель 7, датчик 8 скорости, первый формирователь 9 импульсов , первый элемент ИЛИ 10, пер- вый элемент 11 задержки, первый триггер 12, блок 13 расширени  импульсов, второй формирователь 14 импульсов, преобразователь 15 временной интервал сравнени  - код, сумматор 16 кодов , блок 17 задани  скорости, второй 18, третий 19 и четвертый 20 триггеры, элемент И 21, второй элемент ИЛИ 22 и второй 23 и третий 24 элементы задержки.

Устройство работает следующим образом .

Блок 17 задани  скорости представл ет собой ручное или автоматическое устройство, выдающее n-разр дный дво ичный код в форме электрических сигналов высокого и низкого уровней. В простейшем случае это кнопочный на борник кода, при автоматическом зада- нии кода - программо-задающее устройство или ЭКМ. Код И3 с блока 17 задани  скорости, соответствующий требуемому значению скорости, поступает на управл ющие входы второго 3 и третьего 4 делителей частоты и на вход сумматора 16 кодов. В соответствии с кодом Мэ в делител х 3 и 4 частоты устанавливаютс  требуемые значе

Q Q

Q

5

ни  коэффициентов делени  N 9 и N соответственно.

В первом делителе 2 частоты коэффициент делени  М устанавливаетс  значением кода М,, выдаваемым сумматором 16 кодов. Управл емые делители 2-4 частоты могут быть выполнены как по традиционной схеме, в которой реверсивный счетчик типа СТ2-ИЕ7 охвачен обратной св зью, например, с выхода на вход С, так и с ис- пользованием счетчиков СТ2-ИЕ8.

Корректированна  кодом М э эталон ,.1 с

нал частота t,nt где - частота

э кварцевого генератора 1 импульсов,

поступает на первый вход логического блока 5 сравнени .

Сигнал с датчика 8 скорости с числом 2 импульсов на оборот имеет частоту fp fe +20.3/2, пропорциональную скорости вращени  вала двигател  9.Э 1 о частота возбуждени  датчика скорости. Импульсный сигнал частоты fp с выхода первого формировател  9 поступает на вход элемента 11 задерж- . ки и цифровое корректирующее устройство (н а фиг. 1 ограничено пунктирной линией), включающее третий делитель 4 частоты, элемент ИЛИ 10, триггер 12, блок 13 расширени  импульсов ; и второй формирователь 14 импульсов, которое преобразует частоту fpB новую последовательность импульоов f р, сдвинутых по отношению fp по фазе, и выдает ее на вход третьего триггера 19 и на второй вход блока 5 сравнени . Корректирующее устройство, как и в непрерывных системах, предназначено дл  обеспечени  устойчивой работы устройства дл  регулировани  скорости и придани  ему желаемых динамических качеств Работа корректирующего устройства заключаетс  в вы влении отклонени  периода частоты fp от эталонного периода частоты f9 и в расширении полученного отклонени  (импульса) в необходимое число Крраз, определ емое из услови  устойчивости системы.

Получение временного интервала, содержащего информацию об отклонении скорости, получают «а триггер 12 путем вычитани  из периода частоты tpt периодов частоты гк, выдаваемых третьим делителем 4 частоты. Коэффициент делени  которого N св зан с коэффициентом второго делител  3 частоты N5 соотноыеннем

. гц 2КР 5

где К р- коэффициент расширени  блока 13 расширени  импульсов..

Изменение М во всем диапазоне изменени  рабочих скоростей происходит синхронно с N в соответствии с ко- ю дом М5 блока 17 задани  скорости.

В качестве частотного датчика 9 могут быть использованы бесконтактные сельсины или многополюсные вращающие- с  трансформаторы в режиме фазовраща-15 телей с частотой f0 заиитки синусно- косинусных обмоток, например такие как ДУ-100 с . Формирователь 9 импульсов усиливает периодический

щих работу предлагаемого устройства (фиг. 2в) , видим, что относительна  длительность широтно-импульсного сигнала возрастает с увеличением момента нагрузки И Ј на валу исполнительного двигател . Причем в переходном режиме работы устройства имеют место ошибки как по скорости uf, так и по углу &ЧЧйН) (фазе). В установившемс  режиме ошибка по скорости , а ошибка по углу (фазе) йЈ равна приращению фазового сдвига между частотами.

С целью повышени  точности стабилизации скорости и угла (фазы) вращени  вала электродвигател  при внешних задающем и возмущающем воздействи х в устройство дл  регулировани 

аналоговый сигнал с датчика 8 скорое- 20 скорости введены второй 18, третий

ти и преобразует его в импульсный сигнал частоты и обычно состоит из операционного усилител  и компаратора .

Логический блок 5 сравнени  производит сравнение частотных сигналов fl и fp , поступающих на его входы , и по результатам этого сравнени  формирует широтно-импульсный сигнал ft ,. который поступает на вход силового преобразовател  6.

На фиг. 2а представлен рациональный алгоритм работы блока 5 пропорционального типа в виде направленного графа, обеспечивающего нормальную -,,- соединены с входами сброса этих триг-

работу устройства при всех возможных комбинаци х частот на его входах . при разгоне, торможении в устано- вившемс  режиме, когда .

Например, при пуске двигател  есть fj, и нет f р , блок 5 переходит в состо ние Ь, идет разгон, редко по вл ютс  fp, происходит кратковременный переход из Ь,- .

геров, образуют фазовый дискриминатор , который измер ет разность фаз между входными сигналами в соответствии с выражением 40 (i9-fi)dt.

Причем, если первым приходит импульс частоты fз, а вторым f то fj-fpTO-и первым срабатывает триггер 18, а затем и триггер 19, в моДвигатель разгон етс , приход т под- д мент срабатывани  обоих триггеров на р д два импульса fр, при этом блок 5

выходе элемента И 21 по вл етс  сигнал , который устанавливает оба триггера в исходное нулевое состо ние. Таким образом, на выходе триггера 18 50 по вл етс  импортно-импульсный сигпереходит из Ь,,

bt . Установиввыходе элемента И 21 по вл етс  сигнал , который устанавливает оба триггера в исходное нулевое состо ние. Таким образом, на выходе триггера 18 50 по вл етс  импортно-импульсный сигнал + Ј, длительность которого равна

шейс  режим, когда импульсы , имеют место переходы Ь,- .). и т.д.

При фазовом рассогласовании, большем периода частоты э, блок 5 зани-фазовому сдвигу частот f3 и fp мает два крайних состо ни  Ьэ или Ь.В другом случае, когда Ј;,, то,

Силоной преобразователь 6 произво-очевидно, сигнал -у по витс  теперь

дит усиление широтно-импульсного сиг- выходе триггера 19, При f3-fp 0

нала V1, посту плюще го с выхода бло-сигнал 0. В соответствии со знаком

ка 5, и подает ei о на  корную обмот-фазового сдвига, определ емого двигател  7. 1И сравнительного,-i ,,

rn U, четвертып триггер 20, выполанализа временных диаграмм, по сн ю-Р

19 и четвертый 20 триггеры, элемент И 21, второй элемент ДЛИ 22 и второй 23 и третий 24 элементы задержки , которые в совокупности с преобразователем 15 временной интервал - код, сумматором 16 кодов и первым делителем 2 частоты образуют в предлагаемом устройстве дополнительных контур системы управлени  электроприводом 7. Работа дополнительного контура происходит следующим образом .

Второй 18 и третий 19 триггеры, выходы которых через элемент И 21

геров, образуют фазовый дискриминатор , который измер ет разность фаз между входными сигналами в соответствии с выражением (i9-fi)dt.

Причем, если первым приходит импульс частоты fз, а вторым f то fj-fpTO-и первым срабатывает триггер 18, а затем и триггер 19, в момент срабатывани  обоих триггеров на

выходе элемента И 21 по вл етс  сигнал , который устанавливает оба триггера в исходное нулевое состо ние. Таким образом, на выходе триггера 18 по вл етс  импортно-импульсный сигнал + Ј, длительность которого равна

фазовому сдвигу частот f3 и fp В другом случае, когда Ј;,, то,

н ;югщй функцию знакового преобразова- тел , сигналами с выходов триггеров 18-19 через элементы 23-24 задержки устанавливаетс  в единичное или нулевое состо ние. Здесь элементы 23-24 выполн ют роль фильтров, не пропуска  короткие импульсы. Эти элементы задержки выполн ютс  довольно просто с помощью элемента И и нечетного чис- ла инверторов, суммарное врем  срабатывани  которых больше в 2-2,5 раза чем врем  срабатывани  триггера 18 или 19. Широтно-имиульсные сигналы +$ или -$ через второй элемент ИЛИ 22 поступают на первый вход преобразовател  15 временной интервал - код.

В качестве генератора частоты за- полнени  использован- второй делитель 3 частоты, первый выход которого вы- дает на вход второго триггера 18 эталонную частоту

f -t +Mii

э Г°

а с его второго выхода поступает на второй вход преобразовател  15 временной интервал - код частота заполнени 

fiait ,

где ,f0 - частоты генератора 1 им- пульсов и возбуждени  датчика 8 скорости соответственно ;

п - число управл емых входов делител  частоты, равное числу разр дов Мэ; N ц - коэффициент делени  неуправл емой части делител  .

Частоту Јзс,п выбирают, исход  из следующих соображений. Углова  ошибка

41) М2

поворота вала двигател  AT ff;r- не зависит от скорости его вращени  и .1, й ДЧ сг - учитыва , что

V UT/T3, 1де Тэ - период эталонной частоты, ю угловой ошибке ДЧ7 можно поставить в соответствие временной интервал М, который и поступает на вход преобразовател  15,

В преобразователе 15 временной интервал ДТ преобразуетс  в код угловой ошибки faofi

Учитыва , что при «Ми период эталонной частоты Тэ «sT0-1/f0 и, что в установившемс  состо нии гдпТэ Н9, то можно записать, что

f зап с

,

Q

5

„

5

55

Некотора  погрешность в воспроизведении кода ошибки, вследствие прин тых допущений, не существенна, так как она про вл етс  только в изменении коэффициента передачи К Пп преобразовател  15. Причем эта погрешность про вл етс  только в области высоких скоростей вращени  двигател  и редко превышает более 5%, что соизмеримо с пределами изменени  коэффициента передачи электродвигател  вследствие нелинейной зависимости его электромеханических характеристик. В области средних и низких скоростей эта погрешность составл ет дес тые и даже сотые доли процента, что особенно важно, так как в этих режимах работы устройства наиболее трудно обеспечить требуемую точно.сть.

Полученный в преобразователе 15 код йМ ошибки поступает на вход сумматора 16 кодов, где с учетом знака суммируетс  или вычитаетс  с кодом Мэ скорости.

Сформированный таким образом код поступает на управл ющие входы первого делител  частоты, измен   его коэффициент делени , а следовательно , и эталонную частоту Ј3- гд:Ј&гэ. Очевидно, что в установившемс  режиме имеют место соотношени  .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  регулировани  скорости электропривода, содержащее генератор импульсов, первый, второй и 1 третий делители частоты, первый элемент ШШ, пе рвый элемент задержки, первый триггер, блок расширени  импульсов , первый, второй формирователи импульсов, блок задани  скорости, сумматор кодов, преобразователь временной интервал - код, блок сравнени , выход которого через последовательно соединенные силовой преобразователь , исполнительный двигатель и датчик скорости подключен к входу первого формировател  импульсов, выход которого соединен с входом сброса третьего делител  частоты, с первым входом первого элемента ИЛИ и через первый элемент задержки - с входом сброса первого триггера, подключенного выходом через последовательно соединенные блок расширени  импульсов и второй формирователь импульсов к первому входу блока сравнени , второй вход которого соединен с выходом первого делител  частоты, подключенного входом к выходу генератора импульсов и к входу третьего делител  частоты, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, подключенного выходом к информационному входу первого тригге- Q pa, выход преобразовател  временной интервал - код соединен с первым входом сумматора кодов, второй вход которого подключен к выходу блока задани  скорости и к управл ющим входам щ второго и третьего делителей частоты, причем управл ющий вход первого делител  частоты соединен с выходом сумматора кодов, отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстро- 20 действи  и точности устройства, введены второй, третий и четвертый триггеры , элемент И, второй и третий элементы задержки и второй элемент ШЩ выход которого подключен к управл ю- 25

   -7-Г

   Составитель Г.Нефедова Редактор М.Недолуженко Техред Л.Олийнык Корректор О.Дипле

   Заказ 217

   Тираж 650

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   щему входу преобразовател  временной интервал - код, информационный вход второго триггера подключен к первому выходу второго делител  частоты, выход второго триггера соединен с первыми входами элемента И, второго элемента ИЛИ и через второй элемент задержки - с информационным входом четвертого триггера, причем выход элемента И соединен с входами сброса второго триггера и третьего триггера, вход которого подключен к выходу второго формировател  импульсов, а выход соединен с вторыми входами элемента И, второго элемента ИЛИ и через третий элемент задержки - с входом сброса четвертого триггера, подключенного выходом к третьему входу суммато-, ра кодов, причем информационный вход преобразовател  временной интервал - код подключен к второму выходу второго делител  частоты, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов.

   Фие.2

   Подписное