SU688974A1 - Устройство дл цифрового управлени асинхронным двигателем - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области вычислительной техники и может быть использовано в высокоточных цифровых след щих системах, в системах автоматического управлени  электродвигател .

Известны устройства дл  цифрового управлени  двигателем, используемые в цифровых системах 1 ив электроприводах 2, содержащие аналоговые элементы сравнени , усилители рассогласовани  сигналов . Недостатком данных устройств  вл етс  их низкое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  цифрового управлени  асинхронным двигателем 3, содержащее источник посто нного тока, соединенный с усилителем посто нного тока с широтно-имиульсным модул тором, который через фильтр, преобразователь с задающим генератором, соединен с двигателем.

Данное устройство работает следующим образом.

Сигнал уиравленн  подаетс  на вход широтно-импульсного модул тора. За счет особого построени  щиротно-импульсного модул тора управл ющий сигнал преобразуетс  в высокочастотные -пр моугольные импульсы с регулируемой скважностью. Скважность пр моугольных нмиульсов определ ет врем  подключени  усилител  посто нного тока к источнику посто нного тока, а их пол рность характеризует фазу иодводимого напр жени  к двигателю.

Таким образом, усиленные пр моугольные импульсы с выхода усилител  посто нного тока поступают через фильтр, где происходит выделение посто нной составл ющей и сглаживание нульсаций, которые вызваны широтно-импульсным модул тором (ШИМ), к преобразователю с задающим генератором. На выходе преобразовател  с задающим генератором образуютс  нр моугольиые имнульсы с амплитудой, эквивалентной управл ющему сигналу и частотой , необходимой дл  питани  двнгател .

Основным недостатком устройства  вл етс  наличие фильтра, который создает инерциоиность в цепн управлени  при ирохождении управл ющего сигнала. Это приводит к понижению быстродействи  устройства , к нежелательным переходным процессам , которые возникают нри включеиии цифрового устройства управлени  асинхронным двигателем в контур высокочастотных цифровых след щих систем и систем автоматического управлени .

Целью изобретени   вл етс  повыщение быстродействи  устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что

устройство дл  цифрового управлени  асинхронным двигателем, содержащее усилитель посто нного тока, преобразователь код-временной интервал, состо щий из генератора импульсов, подключенного ко входу счетчика-модул тора, к другим входам которого подключены выходы вентилей, а к выходу вход триггера-модул тора, выходами подключенного ко входам вышеуказанных вентилей, другие входы которых подключены ко входу триггера-реверса, а на вход регистра подаетс  сигнал управлени , снабл еио последовательно соединеннымн формирователем импульсов, узлом задержки импульсов, синхронизирующим элементом, триггером тактовой частоты, модул тором управл ющего сигнала, причем вход формировател  импульсов соединен с выводом дл  подключени  к сети, выход модул тора управл ющего сигнала соединен с входом усилител  .посто нного тока, один из входов синхронизирующего элемента соединен с общей точкой соединени  выхода генератора импульсов и входа счетчика модул тора, один из входов модул тора уиравл ющего сигиала соединен с выходом триггера-модул тора, а другой его вход - с выходом триггера реверса.

На фиг. 1 изображена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит последователь)ю соединенные формирователь импульсов 1, узел задержки 2, синхронизирующий элемент 3, триггер тактовой частоты 4, модул тор управл ющего сигнала 5, усилитель посто нного тока 6. Вход формировател  импульсов 1 соединен с сетью переменного тока 7, а входы синхронизирующего элемента 3 и модул тора управл ющего сигнала 5 соединены с преобразователем код- временной интервал 8. Выход модул тора управл ющего сигнала 5 через согласующий трансформатор соединен с уиравл ющей обмоткой двигател  9, обмотка возбуждени  двигател  через фазосдвигающую емкость соединена с сетью иеремеиного тока 7. Выход генератора импульсов 10 преобразовател  код-временной интервал 8 соединен с входом синхронизирующего элемента 3, а выходы триггера-модул тора 1 и триггера реверса 12 преобразовател  код-временной иитервал 8 соединены со входом модул тора управл ющего сигнала 5.

Преобразователь код-временной интервал 8 состоит из генератора импульсов 10, счетчика-модул тора 13, триггера-модул тора 11, вентилей 14, 15, регистра 16, на вход которого подаетс  сигнал управлени  и триггера реверса 12.

Элементы преобразовател  код-временной интервал 8 выполн ют следующие функции .

Регистр 16 принимает сигнал управлени  в виде параллельного цифрового кода, вентили 14 служат дл  записи нр мого 1:ода из регистра 16 в счетчик 13, а вентили 15 -

дл  заииси обратного кода из регистра 16. Преобразование ироисходит в два этапа. На первом этапе сигнал управленн  переписываетс  из регистра 16 в счетчик 13 в пр мом двоичном коде. Затем им пульсы от

генератора 10 начинают поступать на вход счетчика 13, суммиру сь с установленным в нем число. Когда все разр ды счетчика 13 будут в положении «О, с последнего триггера счетчика 13, который  вл етс  триггером-модул тором 11, выйдет импульс переполнени , означающий окончание первого этапа иреобразоваии . Импульсом переполиени  иачииаетс  второй этаи преобразовани .

Импульс с триггера-модул тора 11 открывает систему вентилей 15, и обратный код уиравл ющего сигнала переписываетс  из регистра 16 в счетчик 13. После начала второго этапа импульсы генератора 10 сиова начинают заполн ть счетчик 13, суммиру сь в нем с обратным кодом управл ющего сигнала. Когда все разр ды счетчика 13 снова принимают состо ние «О, то новый импульс переполнени  ставит триггермодул тор 11 в первоначальное положение (в «нуль), что обеспечивает новую запись пр мого кода управл юи;его сигнала в счетчик 13, и цикл повтор етс . Следовательно , врем , в течение которого триггермодул тор 11 стоит в одном состо нии (в «едииице) пропорционально коду управл ющего сигнала.

Устройство работает следующи.м образом .

Формирователь импульсов 1 организует и.мпульсы при переходе через «пуль сииусоидальпого напр жени  сети переменного тока (фиг. 2, а), которые, поступа  в узел задержки импульсов 2, задерживаютс  на врем  1,1 мс (сдвиг соответствует частоте сети 50 Гц (см. фиг. 2, б). Это необходимо дл  создани  такой формы управл ющего сигиала, подводимого к обмотке управлени  двигател , котора  не содержит

третьей гармонической составл ющей (фиг. 2, в). Далее импульсы иоступают в элемент 3, где они сиихронизируютс  с импульсами геператора. Синхронизаци  необходима дл  разделени  во времени импульсов тактовой частоты, получаемых с выхода триггера тактовой частоты 4 и управл ющего сигнала, нолучаемого с выхода триггера-модул тора 11. С выхода узла синхронизации 3 импульсы (фиг. 2, б) иоступают

на вход триггера тактовой частоты 4. На выходе триггера тактовой частоты 4 образуютс  пр моугольные перепады напр жени  (фиг. 2, в), формы которых, в отличие от прототипа, не содержит третьей гармопики . Пр моугольные импульсы, получаемые на выходе триггера тактовой частоты 4 (импульсы большей длительности, имеют частоту и фазу, равные соответственно частоте и фазе сети переменного тока. Это вызвано тем, что обмотка возбуждени  двигател  подключена к сети переменного тока. Импульсы с выхода триггера тактовой частоты 4 поступают на вход модул тора управл ющего сигнала 5. Другие входы модул тора управл ющего сигнала 5 соединены с триггером-модул тором 11 и триггером знака (реверса) 12. Управл ющий сигнал, снимаемый с триггера-модул тора 11, подаетс  на вход модул тора управл ющего сигнала 5 и представл ет собой щиротно-импульсную модул цию пр моугольных импульсов с lieciiMметричным законом уиравлени  (фиг. 2, г). В модул торе управл ющего сигнала 5 происходит модул ци  управл ющего сигнала (фиг. 2, г) пр моугольными импульсами, получаемыми с единичного или HJMCBOPO выходов триггера тактовой частоты 4 (фиг. 2, в). В результатена выхо/те модул тора управл ющего сигнала 5 образуетс  управл ющий сигнал (фиг. 2, д), частота которого равна частоте сети переменного тока, а фаза зависит, от какого выхода (единичного или нулевого) триггера тактовой частоты 4 происходит модул ци . Подключение единичного нли нулевого выхода триггера тактовой частоты 4 к модул тору управл ющего сигнала 5 определ ет триггер реверса 12, который позвол ет осуществл ть реверсирование асинхронного двигател . Следовательно, выходной сигнал модул тора управл ющего сигнала 5 представл ет собой периодический сигнал (фиг. 2,д), период которого заполн етс  высокочастотными импульсами перемеиной скважности S. Скважность S импульсов иропорциональиа  величине управл ющего сигнала (мен етс  от О до 1), а их количество, вход щее в период, характеризуетс  коэффициеитом заполнени  где ГУ - период сигнала управлени  ( см. фиг. 2, г); Те - период сети переменного тока ( фиг. 2, а). Коэффициент заполнени  л из соотнощеии  (1) выбираетс  таким образом, чтобы в подводимом сигнале управлени  к двигателю содержалось минимум высокочастотных гармоник, наличие которых, особенно в высокочастотных системах управлени , приводит к вибраци м ротора двигател  (при малых моментах нагрузки). Выходной сигнал модул тора управл ющего сигнала 5 представл ет средние значени  напр жени , которое, усилива сь по амплитуде в усилителе посто нного тока 6, через согласующий трансформатор подводитс  к управл ющей обмотки двигател . Амплитуда управл ющего сигнала, подводимого к двигателю, эквивалентна величине сигнала уиравлени . Таким образом, требуемый положительный эффект, т. е. повыщение быстродействи  устройства, упрощение конструкции, достигаетс  исключением из цеии управлени  фильтра, путем создани  формы управл ющего сигнала, близкой к с1И1усоидальиой . Формула и 3 о б р е т е н li   Устройство дл  цифрового уиравлени  асинхронным двигателем, содержащее усилитель посто нного тока, преобразователь код-временной интервал, состо нии из генератора импульсов, подключенного ко входу счетчика-модул тора, к другим входам которого подключеиы выходы вентнлей, а к выходу - вход триггера-модул тора, выходамн подключенного ко входам указанных вентнлей, другие входы которых иодключены к выходам регнстра, другим выходом подключенного ко входу триггерареверса , а на вход регистра подаетс  сигнал управлени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи , оно снабжено носледовательно соеднненнымн формирователем импульсов, узлом задерн ки импульсов, синхронизирующим элементом , триггером тактовой частоты, модул тором управл ющего сигнала, причем вход формировател  имиульсов соединен с выводом дл  подключени  к , выход модул тора управл ющего сигиала соединен с входо.м усилител  посто нного тока, один из входов сиихронизирующего элемента соединен с общей точкой соедииени  выхода генератора импульсов и входа счетчика-модул тора преобразовател  код-временной ннтервал, один из входов модул тора управл ющего сигнала соединен с выходом триггера-модул тора иреобразовател  код-временной интервал, а дрхгойего вход - с выходом триггера реверса. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент США ° 3340447, кл. 318-16, 1967. 2.Патент США Л 3612974, кл. 318--314, 1971. 3.Хасаев О. И. Транзисторные иреобразователи напр жени  и частоты. М., «Наука, 1966, гл. VI, с. 130-138.

ИЕ

/

IL.

Я

.111

tat

ШОШГ

i