Электропривод постоянного тока

 

Изобретение относится к олектротехнике, а именно к электроприводу. Цель изобретения - повьшение точности стабилизации скорости вращения электропривода. Устройство содержит электродвигатель 1, коммутатор 2, датчик 3 частоты вращения, блок сравнения 4 к выявителю отклонения 5, преобразователь код - длительность 6. Введение блока формирования 7 длительности импульсов, управляемого ключа 8 и элемента ИЛИ 9 позволяет таким образом воздействовать на двигатель , что происходит последовательное чередование результатов измере ния фазы частот. Одна из фаз пропорциональна заданной частоте вращения, а другая - действительной частоте. При этом дискретно изменяемые длительности импульсов сигнала стабильной частоты, вызывакщие указанное чередование в квазиустановившемся режиме, отличаются друг от друга на минимальное значение, что обеспечивает повьшение точности. 2 ил. i (Л ND 4: СО СО СА9

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1241393

А1 (51) 4 Н 02 К 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA СЕГО; ц в д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЫаМод.((„

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3584587/24-07 .(22) 24.02.83 (46) 30.06.86. Бюп. 1(- 24 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) P.Ô.Ñèáèðúÿíîâ (53) 621. 316. 718. 5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 372631, кл. Н 02 P 5/06, 1971.

Авторское свидетельство СССР

И- 725179, кл. Н 02 P 5/06, 1978, (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к олектротехнике, а именно к электроприводу.

Цель изобретения — повышение точности стабилизации скорости вращения электропривода. Устройство содержит электродвигатель 1, коммутатор 2, датчик 3 частоты вращения, блок срав". нения 4 к выявителю отклонения 5, преобразователь код — длительность

6. Введение блока формирования 7 длительности импульсов, управляемого ключа 8 и элемента ИЛИ 9 позволяет таким образом воздействовать на двигатель, что происходит последовательное чередование результатов измерения фазы частот. Одна из фаэ пропорциональна заданной частоте вращения, а другая — действительной частоте.

При этом дискретно изменяемые длительности импульсов сигнала стабильной частоты, вызывающие указанное чередование в квазиустановившемся режиме, отличаются друг от друга на минимальное значение, что обеспечи.вает повышение точности. 2 ил.

1 12

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводам, и может быть использовано для повышения точности стабилизации скорости вращения электроприводов постоянного тока.

Цель изобретения — повышение точности стабилизации скорости электропривода постоянного тока.

На фиг. 1 изображена схема электропривода, на фиг. 2 — диаграмма изменения длительности импульса.

Электропривод постоянного тока (фиг ° 1) содержит электродвигатель

1, подключенный к коммутатору 2, датчик 3 частоты вращения, подключенный через блок 4 сравнения к выявителю 5 отклонения, преобразователь б код — длительность, блок 7 формирования длительности импульса и последовательно соединенные управляемый ключ 8 и элемент ИЛИ 9. Выход блока 4 сравнения соединен с входом управляемого ключа 8 и входом блока

7 формирования длительности импульса,,выход которого через преобразователь 6 код — длительность соединен с вторым входом элемента ИЛИ 9, выходом соединенным с входом коммутатора 2, один выход выявителя 5 отклонения соединен с входом управляемого ключа 8, а второй выход — с входом блока 7 формирования длительности импульса.

В качестве преобразователя коддлительность импульса использован широтно-импульсный модулятор 6.

Датчик 3 частоты вращения (fop) электродвигателя 1 соединен с измерителями частоты вращения 10 и фазы

11 (фиг. 3) и с входами регистров 12 и 13. Кроме того, на эти измерители подают импульсы частоты задания Еу, а на измеритель 11 фазы - еще и импульсы эталонной частоты fe. Информацию с измерителя 10 частоты подают на логический элемент И 14, а информация с измерителя фазы подается на логические элементы И 15 и 16. Выходы логических элементов И 14 и 15 объединены логическим элементом ИЛИ

17,, который, в свою очередь, соединен с выявителем 18 отклонения частоты (фазы) . Другой вход выявителя

18 соединен с выходом логического элемента ИЛИ 19, который объединяет выходы логических элементов И 20 и

21. Информация на вход логического элемента И 21 подается с регистра 22

41393 2 временного хранения фазы. При этом вход регистра 22 соединен с выходом логического элемента И 16, Информация, подаваемая на логический элемент

И 20, соответствует значению уставки частоты вращения двигателя. Входы, разрешающие прохождение информации через элементы И 20 и 21, соединены соответственно с верхним (прямым) и нижним (инверсным) выходами RS-триггера 23. Кроме того, прямой выход

RS-триггера 23 соединен с входами логических элементов И 16 и 14, а инверсный:выход — с входом логического элемента И 15. Верхний выход выявителя 18 отклонения, соответствующий значительному отклонению частоты (фазы) соединен с входами управляемого ключа 8 и RS-триггера 23, средний выхоц выявителя 18 отклонения, соответствующий незначительному отклонению частоты (фазы) соединен с нижним входом RS-триггера 23 и счетным входом (верхний по схеме) счетчика 24, Нижний выход выявителя 18 отклонения, соответствующий знаку отклонения частоты (фазы) соединен с вхоцом управляемого ключа 8, с входом выявителя 25 смены знака частоты (фазы), а также с входами сумматоров 26 и 27. Выход управляемого ключа 8 соединен с одним из входов логического элемента ИЛИ 9, другой вход которого соединен с ши35 ротно-импульсным модулятором б. Выход логического элемента ИЛИ 9 соединен с входом коммутатора 2, выход .которого, в свою очередь, соединен с электродвигателем 1. Выход выявителя 25 смены знака соединен с ниж ним входом, соответствующим установке в "0" счетчика 24. Первый верхний выход счетчика 24 соединен с одним из .входов логического элемента . ИЛИ 28, второй выход — с одним из входов логического элемента И 29, третий выход — с входамн логических эпементов ИЛИ 28 и 30, четвертый выход - c входом логического элемен5О та ИЛИ 31, а пятый (последний) вывод с вхоцами логических элементов ИЛИ

31 и 30. Выходы последних соединены соответственно с входами логических элементов И 32 и 33. Выход логического элемента ИЛИ 28 соединен с вхо55 дом логического элемента И 34. Информация с регистра 12 подается на входы логических элементов И 34, 20, 3.3 и 32. Выход элемента ИЛИ 31

1241

3 соединен с входом элемента И 33.

Выходы элементов И 29 и 33 соединены соответственно с входами цифровых делителя 35 и умножителя 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

27, а также с одним из входов регист- ð ра 12. На другой вход регистра 12 подается информация, соответствующая и исходному значению величины изменения длительности импульса Ь7 . Другой вход сумматора 27 соединен с выходом сумматора 26. Кроме того, выход сумматора 26 соединен с одним из входом регистра 13. На другой вход последнего подается значение, соответствующее исходному значению величины длительности импульсас ыаь. 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 модулятора 6, на другой вход которого поступает частота Ушам

Устройство работает следующим образом.

Перед запуском двигателя 1 устанавливают частоту Е5, служащую для изменения частоты йр с датчика 3, . фазы частот fc, fsp (кроме этого, период частоты Е 5 является минимальным периодом дискретности изменения величины С„ ), частоту fe, являющуюся с ЧЕК эталонной частотой, на которой требуется произвести стабилизацию .частоты вращения двигателя 1, уставку f которая представляет собой двоичный код частоты fa с периодом дискретности изменения, определяемым периодом частоты fq, частоту Евно(постоянная частота взаимодействия импульсов изменяемой длительности на двигатель 1), двоичный код величин

7 " сЫисх (эти величины участвуют в формировании -величины и в процессе стабилизации двигателя 1 подвергают коррекции).

При запуске двигателя 1, а также при значительных Отклонениях частоты 55

fq от значения уставки fop с выхода выявителя 18 отклонения, соединенного с входами RS-триггера 23 и управ393 4 ляемого ключа 8, подают сигнал, который переводит прямой выход RS-триг. гера 23 в активное состояние, вследствие чего элементы И 14, 16 и 20 переводят в активное состояние. В за. висимости от знака рассогласования частоты (фазы), который подают на выход выявителя 18 отклонения, соединенного с входами управляемого ключа 8, выявителя 25 смены знака и сумматоров 26 и 27, на выходе управляемого ключа 8 устанавливают или "1" или "0", которые через логический элемент ИЛИ 9 и коммутатор 2 включают или отключают двигатель 1 на время текущего измерения частоты fbp

Измерение частоты fbp в блоке 10, также как и измерение фазы частот

fo f)p в блоке 11 производят в процессе всей работы двигателя 1. Двоичный код измеренной частоты Ори фазы частот fo, fop соответственно через элементы И 14 и 16, которые находятся в активном состоянии, подают на элементы ИЛИ 17 и регистр 22 временного хранения фазы. Значение фазы частот

fo, fbp в регистре 22 возобновляют каждый раз, пока элемент И 16 находится в активном состоянии (в активном состоянии элемент И 16) находится, пока прямой выход RS-триггера 23 тоже находится в таком же состоянии.

Значение частоты fop далее через элемент ИЛИ 17 вводят в выявитель 18 отклонения частоты (фазы), в последнем

его сравнивают со значением установки fbp, которое вводят через элемен1

И 20, находящийся в активном состоянии, и элемент ИЛИ 19. Результат сравнения в блоке 18 получают в следующем виде: "значительно", "незначительно" с соответствующим знаком отклонения. Состояние "значительно" соответствует отклонению частоты (фаризы) от сравниваемого значения на ве:личину более чем одного периода дискретности измерения частоты (фазы) .

Оставшийся интервал соответствует состоянию "незначительно".

В состоянии "незначительно" выявителя 18 отклонения сигнал подают на вывод, который соединен с входом

RS-триггера 23, переводящим его инверсный вывод в активное состояние.

Вследствие этого элементы И 15 и 21 переводят в активное состояние. В этом случае схема переводится в режим точной стабилизации частоты вращения электродвигателя 1. В этом режиме

5 12413 возобновление фазы частот fo, ЙЬр в регистре 22 прекращают. Последнее значение фазы, которое записано в регистр 22, становится значением, с которым в дальнейшем сравнивают те5 кущее значение фазы, поданное в выявитель 18 через элементы И 15, ИЛИ

17. Содержимое регистра 22 подают в выявитель 18 через элементы И 21, ИЛИ 19 до тех пор, пока RS-триггер 1g

23 установлен в состояние "1" на инверсном выводе, Сигнал, которым переводят RS-триггер в инверсное состояние ("1" на инверсном выводе), кроме того, подают на счетный вход счетчика 24; Счетчик 24 представляет собой счетчик числа измерений фабы частот fe, f(p с постоянным знаком.

Всякое изменение знака рассматриваемой фазы, а также смену знака отклонения частоты Ир от значения уставки

Ир фиксируют выявителем 25, который, в свою очередь, предустанавливает счетчик 24 в исходное состояние (нуле. вое) Определенное состояние счетчика 25

24 предопределяет соответствующие изменения величин Т и 4 Г, хранящихся соответственно в регистрах 13 и 12 и участвующих в формировании величины, „ . После того, как произошло изменение знака фазы частот fo, fLp, на верхнем выводе счетчика 24 устанавливают "единичный" сигнал. Остальные выводы устанавливают в "нулевое"состояние. После второго, третьего и четвертого измерений фаз, если этот

35 знак не меняется, "единичный" сигнал соответственно устанавливают на втором, третьем или четвертом выводе счетчика 24. После пятого измерения знака фазы, если он не изменился, "единичный" сигнал устанавливают на нижнем выводе счетчика 24. "i" на этом выводе сохраняется до тех пор, пока не произойдет смены знака фазы

45 частот fo, fop. Изменение величин Ф и ь» в интервале постоянства знака фазы поясняет фиг. 2, на которой вместо изменения Т показано изменещ И ние величиныь относительно величины а . ВеличинаьГа„ отличается от

50 .величины »" при текущем знаке фазы на величинус йь до изменения рас.сматриваемого знака фазы. Параметров номер измерения фазы в интервале пос тоянства знака фазы. 55 .Если "1" установлена на верхнем выводе счетчика 24, что соответствует 1 (фиг. 2), то она через

93 Ь элемент ИЛИ 28 устанавливает элемент

И 34 в активное состояние. Элементы

И 29, 33 и 32 устанавливают в закрытое состояние, так как остальные выводы счетчика 24 установлены в

"нулевое" состояние. Вследствие этого величину, хранящуюся в регистре

12, через элементы И, ИЛИ 34 и 37 подают в сумматор 27, а также обратно в регистр 12. На другой вход сумматора 27 подают величину 7 хра:нящуюся в регистре 13 и прошедшую через сумматор 26 без изменения, так как элемент И 32 посредством элемента ИЛИ 30 установлен в закрытое состояние. Содержимое регистра 19 также не. изменяют. На выходе сумматора 27 получают:величину 1,,"=1 » .Знак суммирования,или вычитания сумматоров 26 и 27 задают блоком 18 с выво,ца соответствующим состоянию знака фазы частот fe, f1р °

"1" на втором выводе счетчика 24 () = 2) переводит в активное состояние элемент И 29. Элементы И 34, 33 и 32 устанавливают в закрытое состояние, как и в предыдущем случае содержимое регистра 13 (7, "5 не изменяют. ч

Содержимое регистра 12 (ь . ) через элемент И 29 подают на вход делителя 35:на,цва. Значение в /2 через

C элемент ИПИ 37 подают на другой вход сумматора 27, где оно совместно с - так величиной 1. издает величину Сп

= 1" -"Д2. Величина ьТ, поделенная на два, с выхода элемента ИЛИ 37 поступает на вход регистра 12, но запи-. сывают ее только в момент прихода следующего импульса частоты fop. Это означает, что информацию на выходах сумматоров 26 и 27 не изменяют в интервале между импульсами частоты fdp

Единица на третьем выводе счетчика 24 (g 3) посредством элементов

ИЛИ 28 и 30 переводит в активное состояние элементы И 34 и 32. Элементы

И 29 и 33 устанавливают в закрытое состояние. Тогда, если ранее на вход сумматора 26 с .выхода элемента И 32 никакой информации не подавали, то теперь на него через элемент И 32 подают содержимое регистра 12 (,6 1 ) ., На другой вход сумматора 26 поступа- ет содержимое регистра 13 (1.» ).

Тогда на вькоде сумматора 26 получаем величину Я" а Г . Эту величину подают одновременно на вход сумматора 27 и на:вход регистра 13.

30

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 (Dt ).

На выходе сумматора 27 получают вели чину t, = (Т ьТ) +ьТ, которую сохраняют до прихода следующего импульса частоты fop .

Единица на четвертом выводе счетчика 24 (1 = 4) через элемент ИЛИ

31 переводит элемент И ЗЗ в активное состояние ° Элементы И 34, 29 и 32 ус танавливают в закрытое состояние.

Вследствие этого на выходе суммато ра 26 получают величину, хранящуюся регистре 13 (L< ) без изменения. Со<-ШЬ держимое регистра 12 (а ь ), 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 предыдущих случаях, записывают,с приходом следующего импульса частоты fbp . На выходе сумматора 27 получают величину г тек ыа <ЬИ

На последнем выводе счетчика 24 (4> 5) "1" через элементы ИЛИ 30 и

31 переводит соответственно элементы И 32 и 33 в активное состояние..

Элементы И 34 и 29 устанавливают в закрытое состояние. Тогда на выходе сумматора 26 получают величину ь паь

«+ Я . Величину dt. с выхода регистра

12 подают на вход сумматора 26 через элемент И 32. На выходе сумматора 27 получают величину t" " = (76„"ь +

+ ьь) 2 2ь !. (2 ь получают в блоке

36) . В блоке 36 производят увеличение величины 0 ь, поступающей через элемент И 33 с регистра 12, С приходом следующего импульса частоты Ир в регистры 13 и 12 записывают новые

/ значения Г и ь ь, которые установлены соответственно на выходах сумматора 26 и элемента ИЛИ 37.

Значение величины 7 п", которое получают на выходе сумматора 27, подают на широтно-импульсный модулятор 6. На выходе блока 6 получают импульсы постоянной частоты

1241393 8

f шин с длительностью ь, " . Эти импульсы через элемент ИЛИ 9 и коммутатор 2 воздействуют на двигатель 1

При изменении знака фазы частот

fo, Йр цикл формирования длительности импульсов "„ частоты fщим повторяется, согласно описанному, при этом знак суммирования величины ц в сумматорах 26 и 27 изменяется на противоположный.

Таким образом, на двигатель воздействует импульсный сигнал стабильной частоты, сформированный таким образом, что происходит последовательное чередование результатов в измерения фазы частот, одна из которых пропорциональна заданной частоте вращения, вторая †. действительной частоте вращения двигателя. При этом дискретно изменяемые длитель.ности импульсов сигнала стабильной частоты, вызывающие указанное чередование в квазиустановившемся режиме, отличаются друг от друга на минимальное значение. В результате этого обеспечивается повышение точности стабилизации частоты вращения.

Формула из обр ет ения

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 повьппения 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

7

Юаз

41ц (Риг. Я

Составитель Ю. Воробьев

Редактор Е. Копча Техред Л.Олейник Корректор М. Максимишинец

Заказ 3609/52 Тираж б31 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная, 4