Цифровой регулятор угловой скорости дугостаторного асинхронного двигателя
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) (S1) 4. G 05 B 11/01
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3764725/24-24 (22) 04.07.84 (46) 07.01.86. Бюл. N 1 (72) В.И.Гузь, П.М.Коваль, P.3.Милько и В.К.Стеклов (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М - 1004967, кл. G 05 В 11/26, 1981. (54)(57) ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР УГЛОВОЙ
СКОРОСТИ ДУГОСТАТОРНОГО АСИНХРОННО—
ГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащий последовательно соединенные индукторы и роторный элемент дугостаторного асинхронного двигателя, выход которого через последовательно соединен— ные датчик скорости, первый и второй формирователи импульсов, первый
1(5 -триггер, первый элемент И и первый счетчик подключен к К -входу первого RS-триггера, инверсный выход которого через последовательно соединенные второй и третий элемента И подключен к счетному входу второго счетчика, подключенного разрядными выходами к информационным входам регистра памяти и блока ограничения, подключенного выходом непосредственно к второму входу третьего элемента И и через первый элемент ИЛИ вЂ” к входу синхронизации регистра памяти, третий формирователь импульсов, вход которого подключен к выходу второго формирователя импульсов, а выход — непосредственно к второму входу первого элемента ИЛИ и через четвертый формирователь импульсов — к входу предварительной записи второго счетчика, блок задания скорости, разрядные выходы которого подключены к информационным входам. первого счетчика, соединенного входом предварительной записи с выходом первого формирователя импульсов, генератор импульсов, выход которого подключен к вторым входам первого и второго элементов И, третий счетчик, выход которого соединен с 5 входом второго RS -триггера и входом предварительной записи четвертого счетчика, подключенного выходом к И -входу второго RS -триггера, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулятора в работе и расширения диапазона регулирования угловой скорости, в регулятор введены управляемый делитель частоты, пятый, шестой и седьмой счетчики, первый, второй и третий элементы И-HE первый, второй и третий элементы НЕ, четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы И, второй и третий элементы
ИЛИ, первый и второй дешифраторы, формирователь управляющих импульсов, модулятор, анодный и катодный импульсные усилители, источник постоянного тока и трехфазный мостовой инвертор, содержащий шесть ключей, силовые входы инвертора соединены с выходом источника постоянного тока, первый, третий и пятый ключи — с положительным его полюсом, а четвертый, шестой и второй ключи — с отрицательным полюсом, управляющие входы первой группы ключей соединены соответственно с выходами анодного импульсного усилителя, а второй группы ключей — с
1203481
10 выходами катодного импульсного усилителя, выходы инвертора соединены соответственно с выходами первого и четвертого ключей, третьего и шестого ключей, пятого и второго ключей, а также соответственно с первым, вторым и третьим входами индуктора двигателя, (л — 1) разрядных выходов регистра памяти, соединены с информационными входами пятого и шестого счетчиков, выход пятого счетчика соединен непосредственно с первыми входами четвертого и пятого элементов И и через последовательно соединенные первые элементы НЕ и И-НŠ— с своим входом предварительной записи, выход шестого счетчика соединен непосредственно с первыми входами шестого и седьмого элементов И и через последовательно соединенные вторые элементы НЕ и И-НŠ— со своим входом предварительной записи, счетные входы пятого и шестого счетчиков соединены с вторыми входами первого и второго элементов И-НЕ и выходом генератора импульсов, вторые входы четвертого и седьмого элементов И соединены с прямым выходом старшего разряда регистра памяти, инверсный выход старшего разряда регистра памяти соединен с вторыми входами пятого и шестого элементов И, первый и второй входы второго элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами четвертого и шестого элементов И, а выход — с счетФ
Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть применено в радиотехнических системах, приборостроении и станкостроении.
Цель изобретения — повышение точности регулятора в работе и расширение диапазона регулирования угловой скорости.
На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого цифрового регулятора угловой скорости дугостаторного асинхронного двигателя, на фиг. 2 — структурная схема шестиным входом третьего счетчика, выход которого соединен непосредственно с счетным входом управляемого делителя частоты и через последовательно соединенные третьи элементы НЕ и И-HE — со своим входом предвари- тельной записи, второй вход третьего элемента И-НЕ соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый и второй входы третьего элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами пятого и седьмого элементов И, а
СР выход — с счетным входом четвертого счетчика, информационные входы управляемого делителя частоты соедиHpHbl с вторыми разрядными выходамиблока задания скорости, а выход управляемого делителя частоты подключен непосредственно к своему входу предварительной записи и через седьмой счетчик — к первым входам первого и второго дешифраторов, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами старшего разряда регистра памяти, а выходы — соответственно с первым и вторым входами формирователя управляющих импульсов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входом катодного импульсного усилителя и через модулятор — с входом анодного импульсного усилителя, второй вход модулятора подключен к выходу второго RS -триггера, стробирующий . вход блока ограничения соединен с прямым выходом первого RS -триггера. канального формирователя управляющих импульсов; на фиг. 3 — структурная схема модулятора регулятора.
Предлагаемый регулятор содержит индукторы 1, роторный элемент 2, асинхронный двигатель 3, датчик 4 скорости, первый 5, второй 6, третий 7 и четвертый 8 формирователи импульсов, первый 9, второй 10 и третий 11 RS -триггеры, первый 12, второй 13, третий 14, четвертый 15, пятый 16, шестой 17, седьмой 18„ восьмой 19, девятый 20, десятый 21, одиннадцатый 22, двенадцатый 23, 1203481
25 тринадцатый 24 и четырнадцатый 25 элементы И, первый 26, второй 27, третий 28, четвертый 29, пятый 30, шестой 31 и седьмой 32 счетчики, регистр 33 памяти, блок 34 ограничения, первый 35, второй 36, третий
37 и четвертый 38 элементы ИЛИ, блок 39 задания скорости, генератор 40 импульсов, управляемый делитель 41 частоты, первый 42, второй
43 и третий 44 элементы И-НЕ, первый 45, второй 46 и третий 47 элементы НЕ, первый 48 и второй 49 дешифраторы, формирователь 50 управляющих импульсов, модулятор 51, анодный 52 и катодный 53 импульсные усилители, источник 54 постоянного тока, трехфазный мостовой инвертор
55,анодная 56 и катодная 57 группы ключей инвертора,прямой 58 и инверсный 59 выходы старшего разряда 60, регистра
33 памяти, первый 6 1, второй 62 и третий 63 формирователи управляющих импульсов, элемент 64 задержки.
В качестве дешифраторов 48 и 49 можно применить любой регистр сдвига или дешифратор, осуществляющий распределение управляющих импульсов. на шесть независимых каналов и имеющий стробирующий вход. При применении в качестве седьмого счетчика 32 счетчика-делителя на
12 К155ИЕ4 (используется делитель на шесть) удобно применить в качестве дешифраторов 48 и 49 сдвоенный дешифратор-мультиплексор К155ИД4 (К155ИДЗ) .
В качестве трехфазного мостового инвертора 55 с анодной 56 и катодной 57 группами применяется транзисторный инвертор со звеном постоянного тока, каждый из шести ключей которого состоит из соединенных встречно-параллельно силовых транзистора и диода обратного тока, .обеспечивающий питание трехфазного дугостаторного асинхронного двигателя необходимой мощности напряжением с регулируемой частотой.
В качестве источника 54 постоянного тока можно применить любой неуправляемый выпрямитель, шунтированный конденсатором и обеспечивающий питание примененного инвертора 55.
В качестве шестиканального формирователя 50 управляющих импульсов можно применить любой формиро30
55 ватель управляющих импульсов, вы— полняющий функции формирования шести 180-градусных импульсов для управления ключами инвертора в соответствии с алгоритмами их переключения (прямой и обратный порядок чередования фаз) и обеспечивающий необходимую задержку между выключением и включением двух ключей инвертора, относящихся к одной фазе (запрет одновременного их включения из-за возможности короткого замыкания источника постоянного тока).
Один из возможных вариантов выполнения шестиканального формирователя 50 управляющих импульсов (фиг. 2) содержит первый 61, второй
62 и третий 63 формирователи управляющих импульсов, выполненные по одинаковой схеме.
В качестве элемента 64 задержки можно применить формирователь коротких импульсов типа одновибратора.
Элемент 64 задержки управляется передним фронтом положительного импульса с выхода элемента ИЛИ 38 при подаче на его входы нулевых импульсов с элементов И 19 и 20. Выходным (нулевым) импульсом элемент
64 задержки блокирует на время задержки прохождение сигналов с прямого или инверсного выходов KS -триггера 11 на выход соответственно десятого 21 или одиннадцатого 22 элементов И, создавая необходимую выдержку времени между включением одного ключа и включением другого.
В качестве модулятора 51 можно применить любой модулятор, осуществляющий модулирование управляющих импульсов, поступающих с формирователя 50 на анодный импульсный усилитель, рабочими импульсами t.p (с выхода второго триггера 10). Один из возможных вариантов выполнения модулятора 51 (фиг. 3) содержит три элемента И 23-25 (по числу управляющих сигналов), в качестве которых применены МС K155JIHI.
В качестве анодного 52 и катодного 53 импульсных усилителей можно применить любые трехканальные усилители, усиливающие управляющие сигналы с выл ода формирователя 50 или модулятора 51 до величины, необходимой для управления транзисторными ключами инвертора, и гальванически разделяющие цепи управления и сило1203481 с: Ф вые цепи инвертора. Для низкочастот. ных преобразователей удобно применить импульсные усилители, использующие модуляцию управляющего сигнала высокочастотным сигналом прямоугольной формы.
Блок 39 задания скорости представляет собой любые контактые либо бесконтактные переключатели, позволяющие подавать на информационные входы соответственно первого счетчика 26 и управляемого делителя 41 частоты в виде кода числа, связанные с заданием необходимой скорости, При применении в качестве гервого счетчика 26 управляемого делителя 4 1 частоты счетчиков с одинаковым направлением счета направления изменения коэффициента пересчета М„,„ и коэффициента деления Мц при изменении заданной скорости одинаковы.
При этом во всем диапазоне изменения скоростей каждому значению заданной скорости соответствует определенное значение коэффициента пересчета й„ц, а коэффициент И„рц изменяется ступенчато по поддиапаэонам изменения скоростей, т.е. определенному поддиапазону соответствует определенный коэффициент М р, постоянный для данного поддиапазона.
Поэтому для блока 39 задания скорости удобно применить два аналого-цифровых преобразователя, управляемых одной регулируемой величиной (например, одним входным напряжением): для формирования кода изменения коэффициента пересчета „,„ (первые разрядные выходы блока 39 задания скорости) — аналого-цифровой преобразователь на основе реверсивного счетчика и цифроаналогового преобразователя, а для формирования кода изменения коэффициента деления
N ц„, (вторые разрядные выходы блока 39 задания скорости) — аналогоцифровой преобразователь параллельного действия с применением схем сравнения.
Для облегчения объяснения работы цифрового регулятора примем, что второй 27, пятый 30 и седьмой
32 счетчики включены на "прямой
11 счет, а первый 26, третий 28, чет— вертый 29 и шестой 3 1 счетчики и
5
35 счетчики управляемого делителя 41 частоты — на "обратный счет".
В регуляторе измеряется длительность интервала Т = 1/ „, пропорционального угловой скорости, поступающего с датчика 4 скорости, Измерение осуществляется посредством заполнения интервала импульсами опорной частоты от генератора
40 импульсов и подсчета их с помощью первого 26 и второго 27 счетчиков. о
Перед началом работы регулятора в блоке 39 задания скорости (первые разрядные выходы) устанавливается в виде кода число, равное числу импульсов генератора 40, приходящих в первый счетчик 26 за время от начала измеряемого интервала до верхнего предела выбранной зоны регулирования угловой скорости.
В зависимости от выбранной угловой скорости на вторых разрядных выходах блока 39 задания скорости устанавливается код, определяющий коэффициент деления „ управляемого делителя 41 частоты.
Коды, устанавливаемые на первых и вторых разрядных выходах блока 39 скорости, зависят от выбранной зоны регулирования, заданных величин угловой скорости двигателя и параметров входных интервалов, поступаю-щих с датчика 4 скорости.
Цифровой регулятор работает сле,дующим образом.
Импульс, поступающий с датчика
4 скорости, задающий начало измеряемого интервала и сформированный в первом формирователе 5 импульсов, переносит задание, записанное в блоке 39 задания скорости (первые разрядные выходы), в счетчик 26.
Через время задержки, необходимое для установки счетчика 26, нулевым импульсом из второго формирователя
6 переключается первый R,S -триггер 9.
При этом на первый вход первого элемента И 12 подается разрешающий (единичный) потенциал и на вход вычитания первого счетчика 26 начинают поступать импульсы генератора 40.
Через время задержки, определяемое третьим формирователем 7, нулевым импульсом с четвертого формировате ля 8-по установочному входу во вто1203481 8 ром счетчике 27 устанавливается начальный код.
В зависимости от соотношения между действительной угловой скоростью двигателя и скоростями начала (Дн3ри конца,)„ а зоны регулирования измерение ошибки и выработка управляющего сигнала регулятора производятся следующим образом:
1) 0 а1 о(M аз„
При поступлении на вход первого счетчика 26 заданного числа импульсов он устанавливается в нулевое состояние и нулевым выходным импульсом переключает в нулевое состояние первый RS -триггер 9. При этом нулевым импульсом с прямого выхода
R8 триггера 9 закрывается первый элемент И 12, прекращая поступление импульсов генератора 40 в первый счетчик 26, и по стробирующему входу разрешается работа блока 34 ограничения, Единичный сигнал с инверсного выхода S -триггера 9 открывает второй элемент И 13 и импульсы генератора 40 начинают поступать через второй 13 и третий 14 элементы И на вход "Прямой счет" второго счетчика 27 (до установки на разрядных выходах второго счетчика 27 кода ограничения с выхода блока 34 ограничения, на второй вход третьего элемента И 14 подается разрешающий единичный сигнал).
При установке на разрядных выходах второго счетчика 27 кода ограничения срабатывает (при этом на его стробирующий вход подается разрешающий нулевой сигнал с прямого выхода й$-триггера 9), и нулевым импульсом по второму входу закрывает третий элемент И 14, прекращая поступление импульсов генератора
40 на счетный вход счетчика 27.
Одновременно выходным импульсом блока 34 ограничения через элемент
ИЛИ 35 информация с разрядных выходов второго счетчика 27 (код ограничения) переносится в регистр
33 памяти. Цикл измерения ошибки закончен.
Следующий импульс с датчика 4 скорости, сформированный в первом формирователе 5, переносит задание, записанное в блоке 39 задания скорости, в счетчик 26. Импульсом из второго формирователя 6 переклю5
10 IS
2) "- нза " 1кза
3) -- « иьа
В данном случае очередной импульс с датчика 4 скорости поступает во время работы первого счетчика 26 (до установки его в нулевое состояние), Импульсом с выхода .первого
55 формирователя 5 задание с блока 39
1 задания скорости переносится,в пер-! вый счетчик 26, импульсом с выхода второго формирователя 6 удерживается
2S
45 чается первый 45 -триггер 9. Нуле- вым импульсом с инверсного выхода первого RS — триггера 9 блокируется
Ф второй элемент И 13, а единичным импульсом с его прямого выхода блокируется блок 34 ограничения и через первый э.чемент И 12 разрешается поступление импульсов генератора
40 на счетный вход первого счетчика
26. Через время задержки, определяемое третьим формирователем 7, импульсом с четвертого формирователя
8 по установочному входу во втором счетчике 27 устанавливается начальный код, подготавливая его к приему информации следующего цикла измерения ошибки.
Элементы измерения ошибки регулятора работают так же, как и при
0 1 а<)„,р, за исключением того, что очередной импульс с датчика 4 скорости поступает во время работы второго счетчика 27 (до установления на его выходах кода ограничения) °
Импульсом с выхода первого формирователя 5 задание с блока 39 задания скорости переносится в первый счетчик 26, импульсом с выхода второго формирователя 6 импульсов переключается первый К5 -триггер 9.
При этом сигналом с его инверсного выхода блокируется второй элемент
И 13, а сигналом с прямого выхода разрешается прохождение импульсов с генератора 40 через первый элемент
И 12 на вычитающий вход первого счетчика 26, импульсом с выхода третьего формирователя 7 через элемент ИЛИ 35 информация с разрядных выходов второго счетчика 27 переносится в регистр 33 памяти, а импульсом с выхода четвертого формирователя 8 во втором счетчике 27 устанавливается начальный код, подготавливая его к приему информации следующего цикла измерения ошибки.
1203481
10!
О !
55 в единиЧном состоянии первый RS триггер 9 (на прямом выходе "1").
При этом нулевым потенциалом с инверсного выхода первого
40 не проходят в счетчик 27), на первый вход первого элемента И 12 с прямого выхода первого RS -триггера 9 подается разрешающий (единичный) потенциал и на вход вычитания первого счетчика 27 поступают импульсы генератора 40 (новый цикл .измерения ошибки), Импульсом с выхода третьего формирователя 7 через элемент ИЛИ 35 информация с разрядных выходов второго счетчика 27 переносится в регистр 33 памяти (начальный код), а импульсом с выхода четвертого формирователя 8 во втором счетчике 27 подтверждается установка начального кода, подготавливая его к приему информации следующего цикла измерения ошибки.
Таким образом, при о М> е<1„ р в регистр 33 памяти перезаписывается код ограничения второго счетчика 27, при +g )к р — начальный код второго счетчика 27, а при )н р ) - )кьр информация с второго счетчика
27, находящаяся в нем в момент прихода очередного импульса с датчика
4 скорости (промежуточный код между начальным кодом и кодом ограничения).
Значения начального кода и кода ограничения устанавливаются в соответствии с необходимой кратностью регулирования частоты в тяговом и тормозном режимах; Информация в регистре 33 памяти обновляется с частотой, равной частоте импульсов, поступающих с датчика 4 скорости.
Информация, находящаяся в регистре
33 памяти, преобразуется во вращающий момент двигателя 3 следующим образом.
Состояние старшего (и-ro) разряда 60 регистра 33 памяти определяет режим работы асинхронной машины (направление вращающего момента):
I состояние "1" (прямой выход 58
1, инверсный выход 59 — "0 ) режим двигателя (направление вращающего момента совпадает с направлением вращения вала двигателя (тяговый режим), состояние "0" (прямой выход 58
"0", инверсный выход 59 — "1"), режим электромагнитного тормоза (момент направлен против направления вращения вала .двигателя — тормозной режим.
Состояние (И вЂ” 1) младших разрядов регистра 33 памяти определяет величину момента в тяговом или тормозном режимах.
Предположим, что состояние старшего разряда 60 регистра 33 памяти
"1" (выход 58 — "1", выход 59 — "0").
При этом четвертый элемент И 15 г> через второй элемент ИЛИ 36 подключает к счетному входу третьего счетчика 28 выход пятого счетчика
30, седьмой элемент И 18 через третий элемент ИЛИ 37 подключает к счетному входу четвертого счетчика
29 выход шестого счетчика 3 1.
На второй (стробирующий) вход второго дешифратора 49 поступает нулевой сигнал, разрешающий его работу, а на второй (стробирующий) вход первого дешифратора 48 поступает единичный сигнал, блокирующий его, На суммирующий вход пятого счетчика 30 и на вычитающий вход шестого счетчика 31 постоянно поступают импульсы генератора 40.
При заполнении пятого счетчика 30 нулевой сигнал с его выхода через первый элемент НЕ 45 подается на первый. вход первого элемента И-HE 42.
Очередной импульс генератора 40 через первый элемент И-НЕ 42 подается на вход предварительной записи пятого счетчика 30, записывая в нем число (устанавливая коэффициент пересчета Я5 „ ) В соответствии с информацией в регистре 33 памяти.
На выходе пятого счетчика 30 устанавливается единичный сигнал, который через первый элемент HE 45 блокирует прохождение импульсов генератора 40 на вход предварительной записи пятого счетчика 30, разрешая его работу по счетному входу.
При поступлении на счетный вход пятого счетчика 30 число импульсов генератора 40, в соответствии с установленным коэффициентом пересчета на его выходе снова устанавливается нулевой сигнал и производится установка коэффициента пересчета л соответствии с информацией, находящейся в данный момент в регистре 33 памяти.
1203481
5
Таким образом, в зависимости от информации, записанной в регистре
33 памяти, изменяется коэффициент пересчета N> и на выходе пятого счетчика 30 формируются импульс.я с периодом следования (tr N « ), которые через четвертый элемент
И 15 и второй элемент ИЛИ 36 подаются на вычитающий вход третьего счетчика 28.
При установке шестого счетчика
31 в нулевое состояние нулевой сигнал с его выхода через второй элемент НЕ 46 подается на первый вход второго элемента И-НЕ 43. Очередной импульс генератора 40 через второй элемент И-НЕ 43 подается на вход предварительной записи шестого счетчика 31, записывая в нем число (устанавливая коэффициент пересчета
N ö) в соответствии с информацией в регистре 33 памяти. На выходе шестого счетчика 31 устанавливается единичный сигнал, который через второй элемент HE 46 блокирует прохождение импульсов генератора 40 на вход предварительной записи шестого счетчика 31, разрешая его работу по счетному входу. При поступлении на счетный вход шестого счетчика 31 числа импульсов генератора 40 в соответствии с установленным коэффициентом пересчета N+ z на его выходе снова устанавливается нулевой сигнал и производится установка коэффициента пересчета Ч с в соответствии с информацией, находящейся в данный момент в регистре 33 памяти.
Таким образом, в зависимости от информации, записанной в регистре
33 памяти, изменяется коэффициент пересчета Necks и на выходе шестого счетчика 31 формируются импульсы с периодом следования(1„щ М ц ), которые через седьмой элемент И 18 и третий элемент ИЛИ 37 подаются на вычитающий вход четвертого счетчика 29.
При поступлении на вычитающий вход третьего счетчика 28 числа импульсов пятого счетчика 30 в соответствии с коэффициентом пересчета
N5 „ он устанавливается в нулевое состояние. Нулевой сигнал с его выхода по входу предварительной установки записывает в четвертый счетчик
29 начальный код (устанавливает коэффициент пересчета hl> + ), по
S -входу устанавливает второй RS триггер 10 в единичное (рабочее) состояние и через третий элемент
HE 47 подается на первый вход третьего элемента И-HE 44.
Этот элемент времени принимается за начало элементарного периода
Т г и начало рабочего импульса з .ляг f тЯг
Очередной импульс с третьего счетчика 28 через третий элемент
И-НЕ 44 подается на вход предварительной записи третьего счетчика
28, записывая в нем число в соответствии с установленным коэффициентом пересчета N>«
На выходe третьего счетчика 28 устанавливается единичный сигнал, который разрешает работу четвертого счетчика 29 по счетному входу а также через третий элемент НЕ 47 блокирует прохождение счетных импульсов на вход предварительной записи третьего счетчика 28, разрешая его работу по счетному входу.
При поступлении на вычитающии вход четвертого счетчика 29 числа импульсов шестого счетчика 31 в соответствии с коэффициентом пересчета М,„ он устанавливается в нулевое состояние и выходным нулевым сигналом по R -входу устанавливает второй RS -триггер 10 в нулевое состояние. На выходе второго R5 триггера 10 формируется рабочий имt.
ПУЛЬС pTslf «Qc9 М
При поступлении на счетный вход третьего счетчика 28 числа импульсов пятого счетчика 30 в соответствии с установленным коэффициентом пересчета Мз, на его выходе снова устанавливаеися нулевой сигнал и повторно производится начальная установка четвертого счетчика 29, установка второго И -триггера 10 в рабочее состояние и подготовка к начальной установке третьего счетчика 28.
При этом заканчивается формирование "элементарного периода i yTq<
:=<«Mg«Nq«, в течение которого формируется один рабочий импульс p Tÿ
Импульсы с выхода третьего счетчика 28 поступают на управляемый делитель 4 1 частоты, коэффициент деления Кур которого устанавливается блоком 39 задания скорости (вто120348
f,0
30 зс
55
13 рые разрядные выходы) . Установка заданного коэффициента деления Ищ,„ производится выходными импульсами управляемого делителя 41 частоты по входу предварительной записи.
Таким образом, на выходе управляемого делителя 41 частоты образуются импульсы с периодом следова1
Ф
Т>>< э т г Кц,) =, Т вЂ” перйод выходного напряжения инвертора.
При подаче импульсов с периодом следования Т р,я„ на седьмой счетчик
32 (счетчик с коэффициентом пересчета 6), на его выходах образуется код переключения ключей инвертора, который подается на параллельно соединенные информационные входы первого 48 и второго 49 дешифраторов. Такое построение системы управление инвертором обеспечивает одинаковое число импульсов в обеих полуволнах трех фаз выходного напряжения °
Однако при состоянии старшего разряда регистра ЗЗ памяти " 1" первый дешифратор 48 по второму (стробирующему) входу блокирован, а разрешающий (нулевой) сигнал подается на стробирующий вход второго дешифратора 49, на выходах которого образуется шестифазная система импульсов (нулевых) длительностью
60 каждый.
Формирование импульсов, управляющих ключами трехфазного мостового инвертора, производится формирователем 50 управляющих импульсов (фиг. 2).
Рассмотрим формирование управляющих импульсов для ключей 56-1 и
57-4 фазы А инвертора формирователем
50 управляющих импульсов. Обозначение выходов первого 48 и второго 49 дешифраторов (фиг. 2) принято следующее: 48: 1 — первый выход первого дешифратора, 49:3 — третий выход второго дешифратора и т.д.
Каждый из ключей инвертора проводит ток в течение 180, Включен ключ 57-4 инвертора 55 (ключ 56-1 выключен).
При подаче на вход восьмого элемента И 19 нулевого имп льса с выхода (49:3) второго дешифратора 49 по 8 -входу третий К -триггер 11 устанавливается в состояние "1", т.е ° выключается управляющий сигнал
1 )4 с ключа 57 — 4 (сигнал "О" с инверсного выхода третьего RS -триггера
11 подается на вход одиннадцатого элемента И 22), и подается разрешающий сигнал на включение ключа 56-1 (сигнал "1" с прямого выхода третьего ВЯ-триггера 11 на вход десятого элемента И 21).
Однако нулевым импульсом с выхода восьмого элемента И 19 через четвертый элемент ИЛИ 38 срабатывает элемент 64 задержки на время на входах десятого ?1 и одиннадцатого 22 элементов И устанавливается сигнал, запрещающий включение. По окончании задержки t.> элемента 64 задержки снимается блокировка десятого элемента И 21 (с выхода элемента 64 задержки подается сигнал
"1") и с его выхода на ключ 56-1 подается включающий сигнал.
Через 180 поступает нулевой сигнал с выхода (49:6) дешифратора
49 и через девятый элемент И 20 по
Р-входу он устанавливает третий
RG триггер 11 в состояние " О" и через четвертый элемент ИЛИ 38 вклн;чает элемент 64 задержки. к б —. триггер 11 выключает ключ 6-1 и подает разрешающий сигнал на включение ключа 57-4 (сигнал "1" с инверсного выхода на вход одиннадцатого элемента И 22). Однако одиннадцатый элемент И 22 блокирован нулевым сигналом элемента 64 задержки и включение ключа 57-4 произойдет. через время t3 посля снятия блокировки одиннадцатого элемента
И 22.
Аналогично импульсами с выходов (49: 1) и (49:4) второго дешифратора 49 в формирователе 62 управляющих импульсов производится фор:ирование управляющих импульсов ключей
56-3 и 57-6 и импульсами с выходом (49:5) и (49:2) дешифратора 49 в формирователе 63 управляющих импульсов производится формирование управляющих импульсов ключей 56-5 и 57-2 инвертора 55.
Таким образом, формирователь 50 управляющих импульсов выполняет следующие функции: формирование через 180 управляющих импульсов ключей инвертора 55; блокировку одновременного включения двух ключей одной фазы (устранение сквозного короткого замыкания источника пита!
203481 16
30 ния) задержкой на время t.> включения второго ключа при выключении первого и наоборот (время задержки выбирается из условия . 1вик иа с, где .вц„, q — максимально возможное время выключения ключей инвертора 55).
Управляющие импульсы на ключи
57-2, 57-4 и 57-6 катодной группы
57 инвертора 55 подаются через катодный импульсный усилитель 53, где производится их усиление и гальваническая развязка.
Управляющие импульсы на кл,очи
56-1, 56-3 и 56-5 анодной группы
56 инвертора 55 подаются через модулятор 51 и анодный импульсный усилитель 52.
В модуляторе 56 (фиг. 3) на первые входы двенадцатого 23, тринадцатого 24 и четырнадцатого 25 элементов И подаются управляющие импульсы ключей 56-1, 56-3 и 56-5 с формирователем 50 управляющих импульсов, а на вторые входы элементов
И 23-?5 — рабочие импульсы с выхода второго -триггера 10.
Таким образом, в модуляторе 51 при помощи двенадцатого 23, тринадцатого 24 и четырнадцатого 25 элементов
И происходит модулирование управляющих импульсов ключей анодной группы
56 импульсами частотой
Ключи инвертора 55, переключаясь в соответствии с заданным алгоритмом переключения, определяемым вторым дешифратором 49 и формирователем 50 управляющих импульсов-, формируют на- обмотках индуктора 1 дугостаторного асинхронного двигатец ля 3 напряжение ВАР.тяг = 4 э .тяг
1 частотой стяг= — и прямым ятяГ порядком чередования фаз, где Т я ГН Ч5СЧ 19)) 1ГсЧПЕриод ВЫХОДНОГО напряжения инвертора 55 в тяговом
1 рЕжИМЕ, <ртяГ = ги МьсЧ 1цсЧ
1>óтяг = ги 4всч 4зсч амплитудное значение выходного напряжения инвертора (при отсутствии регулирования).
Индукторы 1 создают бегущее магнитное поле определенного направления, которое, взаимодействуя с ротор35
55 ным элементом 2, создает вращающий момент необходимой величины. При сР. тяГ этом отношение =ы,ч(М сч Nqyq
S. T ã
N гч Мгс +I< "а)-характеризует велит чину вращающего момента двигателя 3.
Так как информационные входы пятого 30 и шестого 31 счетчиков соединены с разрядными выходами ,регистра 33 памяти, а переключаются пятый 30 и шестой 31 счетчики синхронно импульсами генератора 40, поступающими на их противоположные счетные входы (на суммирующий вход пятого счетчика 30 и на вычитающий вход шестого счетчика 31), то изменение кода на (И вЂ” 1) младших разрядах регистра 33 памяти приводит к противоположному изменению коэффициента пересчета Ng q и Мг, ч, Так при увеличении кода на выходах регистра 33 памяти коэффициент М сч уменьшается, а коэффициент Nacu уве.личивается, и, наОборОт, при уменьшении кода коэффициент М сч увеличивается, а коэффициент N ч уменьшается.
Таким образом, при увеличении кода регистра 33 памяти в тяговом режиме (состояние старшего .разряда
60 регистра 33 памяти "1") частота
09ср.тяг1 тяг и отношение стяг увеличиваются, а следовательно, увеличивается угловая скорость и вращающий момент двигателя 3, и,. наоборот, при уменьшении кода частота ьсР тяГ и отношение уменьшаютQ,тяг. я тяг ся, а следовательно, уменьшаются угловая скорость и вращающий момент двигателя 3.
Рассмотрим преобразование информации, находящейся в регистре 33 памяти, во вращающий момент двигателя 3 при нулевом состоянии старшего (и-ro) разряда 60 регистра 33 памяти (выход 50 — "0", выход 59
"1" (тормозной режим) .
При этом шестой элемент И 17 через второй элемент ИЛИ 36 подключает к счетному входу третьего счетчика 28 выход шестого счетчика
31, а пятый элемент И 16 через третий элемент ИЛИ 37 подключает к счетному входу четвертого счетчика
29 выход пятого счетчика 30. .
17 !
1203481
На второй (стробирующий) вход первого дешифратора 48 поступает нулевой сигнал, разрешающий его работу, а на второй (стробирук>ший) вход второго дешифратора 49 поступает единичный сигнал, блокирующий его.
Дальнейшее преобразование информ мации, находящейся в .регистре 33 памяти при состоянии старшего разряда 60 "О", аналогично преобразованию информации, находящейся в регистре 33 памяти при состоянии старшего разряда 60 "1". При этом длительность элементарного периоT> f гоам = ги Necks Ncq длительность рабочего импульса 1ртьрм=
= 1 ти N 5c < М <<с„
Ключи инвертора 55, переключаясь в соответствии с заданным алгоритмом переключения, определяемым первым дешифратором 48 и формирователями 50 управляющих импульсов, формируют на обмотках индуктора 1 ! двигателя 3 напряжение 06 При этом oTHQIIIBHHp 1 . &лбам =- Nsc (к1<,сч N o
1Мктеризует величину тормозного .момента двигателя 3. При увеличении кода на (г< — 1) младших разрядах регистра 33 памяти коэффициент М сч уменьшается, а 4 коэффициент N с увеличивается, и, наоборот, при уменьшении кода коэффициент N5 увеличивается, а коэффициент N e, — уменьшается. Таким образом, при уменьшении кода регистра 33 памяти в тормозном режиме (состояние старшего разряда 60 регистра 33 памяти "О") частота К,<,рм и отношение 0 р тр р, (увеличиваются, а следовательно, увеличи5 вается и тормозной момент двигателя 3, и, наоборот, при увеличении кода частота „,„и отношение 1в.ср.трьмф др,„ умеНьшаются, а следовательно, уменьшается тормозной момент двигателя 3. Рассмотрим зависимость величины и направления момента двигателя 3 от величины действительной угловой скорости выходного нала регулятора. <) 0eu3 )н>а (ошибка регулятора положительная (Ilcc) 0), т,е. угловая .скорость двигателя меньше заданной). При этом состояние старшего (h-ro) разряда 60 блока 33 памяти "1", а на (И вЂ” 1) младших разрядах установлен код ограничения. Двигатель развивает максимальный вращающий момент сопротивления), увеличивающий угловую скорость. z1 <) < а <>g сс за (заданная угловая скорость, ошибка регулятора положительная сс) > О). При этом состояние старшего разргда 60 блока 33 памяти " ", а на (И. — 1) младших разрядах установлен код, меньший кода ограниче,:.ия. Момент двигателя М, . М ь, T < М т,<г „,,„, увеличивает угловую ск<;рос ть. 3),)„= >,.„ (ошибка регулятора,„> = 0) . При этом cocтояние "- ерше -о разряда 60 блока 13 . †.амяти 1". Момент двигателя M „- г. =- Мг, т.е. угловая скорость двига-.еля постоянная, 41 ) скорость, при которой происходит изменение состояния старшего разряда 60 блока 33 памяти с "1" на "О", т.е. скорость изменения режима работы двигателя с тягового на тормозной (ошибка регулятора отрицательная Il,< - . О, т.е. угловая скорость двигателя больше заданной). При этом состояние старше: о разряда 60 блока 33 памяти "1". Момент двигателя 0 — I< .тя„ Мс, т.е. угловая скорость двигателя уменьшает. ся. Й <-)па -< с кьр (ошибка регулятора отрицательная), При этом состояние старшего разряда 60 регистра 33 памяти "О . Момент двигателя О z N-т сМс, ам „ „, ". «>рм т.е. двигатель работает в режиме электромагнитного тормоза и момент двигателя направлен против вращения вала, уменьшая угловую скорость +) <")8 ")к р, Таким образом, в регуляторе частота и напряжение инвертора регулируются двумя способами: в зависимости от заданной угловой скорости двигателя частота и напряжение инвертора устанавливаются блоком 39 задания скорости при помощи первого 26, пятого 30 и шестого 31 счетчиков и управляемого де19 1 ю При этом состояние старшего разряда 60 регистра 33 памяти. "0", а на (м — 1) младших разрядах установлен начальный код. Двигатель развивает максимальный Ф тормозной момент М тори = 1тоои м „ тоРи.ма уменьшающий угловую скоДофть. 203481 20 лителя 4 1 частоты (изменение длй= тельности и числа элементарных периодов Т,,р и длительности рабочих интервалов Ер ) при изменении угловой скорости относительно заданной в процессе регулирования частота и напряжение инвертора регулируются пятым 30 и шестым 31 счетчиками, третьим 28 10 и четвертым 29 счетчиками и вторым RS-триггером 10 изменением длительности рабочих интервалов t p u длительности элементарных периодов Т при постоянном их количестве 15 за период напряжения инвертора (постоянном коэффициенте деления управляемого делителя 4 1 частоты), 120348! 4У:f 48:б 4У:4 ВНИИПИ Заказ 8415/50 Тираж 862 Подписное Филиал ГП1П "Патент", г.Ужгород, ул. Проектная, 4
