СПОСОБ ФАЗИРОВАНИЯ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК H02P5/52 G05D13/62 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах передачи и воспроизведения информации, например в приводе устройств видеозаписи.

Известен способ фазирования вращающегося вала электродвигателя (А.С. СССР №1106000, МПК Н02Р 5/06), по которому формируют последовательности импульсов опорной частоты и импульсов, поступающих с датчика положения ротора электродвигателя, сравнивают их, определяют фазовое рассогласование и по результатам сравнения формируют модулированный частотный сигнал, дополнительно определяют знак фазового рассогласования, формируют напряжение, пропорциональное предельно допустимому ускорению вала электродвигателя, определяют время, соответствующее половине величины начального фазового рассогласования, формируют линейно-изменяющееся напряжение, в соответствии с которым модулируют частотный сигнал, причем при положительном знаке фазового рассогласования и до времени, соответствующего половине величины фазового рассогласования, линейно изменяющееся напряжение нарастает, а далее - спадает.

Недостатком этого способа является низкое быстродействие.

Известен способ фазирования вращающегося вала электродвигателя (А.С. СССР №1272444, МПК Н02Р 5/06), при котором формируют последовательность импульсов опорной частоты f_ОП с опорного генератора, формируют последовательность импульсов с импульсного датчика частоты, расположенного на валу электродвигателя f_ОС, сравнивают последовательности импульсов частот f_ОП и f_ОС и определяют величину фазового рассогласования γ=Δφ, формируют последовательность импульсов F_ОС, поступающих с датчика положения ротора электродвигателя, формируют последовательность импульсов фазирования F_ОП на выходе опорного генератора, сравнивают их, определяют величину и знак углового рассогласования Δφ между указанными импульсами, формируют напряжение, пропорциональное заданному значению тока потребления двигателя, определяют время, соответствующее достижению фазовой координаты величин φ_ПЕР=(φ₀/2)(1-Мн/Мдв), где Мн - момент нагрузки, Мдв - момент двигателя, от величины φ₀ первоначального фазового рассогласования, в соответствии со знаком первоначального фазового рассогласования переводят электродвигатель из двигательного в тормозной режим или наоборот, при этом при положительном фазовом рассогласовании Δφ указанных последовательностей импульсов прекращают подачу последовательности импульсов опорной частоты в момент, соответствующий достижению фазовой координатой величины φ_ПЕР=(φ₀/2)(1-Мн/Мдв), возобновляют подачу последовательности импульсов опорной частоты и прекращают подачу импульсов, поступающих с датчика положения ротора электродвигателя, возобновляют подачу последней последовательности импульсов в момент, соответствующий отработке валом электродвигателя фазового рассогласования с заданной точностью, а при отрицательном фазовом рассогласовании Δφ указанных последовательностей импульсов прекращают подачу последовательности импульсов с датчика положения ротора электродвигателя в момент, соответствующий достижению фазовой координатной величины φ_ПЕР=(φ₀/2)(1+Мн/Мдв), затем возобновляют подачу последовательности импульсов с датчика положения ротора электродвигателя и прекращают подачу последовательности импульсов опорной частоты, возобновляют подачу последней последовательности импульсов в момент, соответствующий отработке валом электродвигателя фазового рассогласования с заданной точностью.

Устройство для реализации данного способа содержит опорный генератор, два логических элемента совпадения, импульсный частотно-фазовый дискриминатор, импульсный датчик частоты, датчик положения ротора, электродвигатель, блок определения фазового рассогласования, последовательно соединенные импульсный частотно-фазовый дискриминатор, усилительно-корректирующее устройство, электродвигатель, импульсный датчик частоты образуют контур фазовой автоподстройки частоты вращения двигателя.

Недостатком данного способа и устройства для его осуществления является невысокое быстродействие, обусловленное разделением во времени процессов синхронизации и фазирования.

Техническим результатом изобретения является повышение быстродействия.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе, по которому формируют последовательности импульсов опорной частоты f_ОП с опорного генератора и импульсов f_ОС с импульсного датчика частоты, расположенного на валу электродвигателя, сравнивают f_ОП и f_ОС и определяют величину фазового рассогласования γ=Δφ, формируют напряжение, пропорциональное току потребления двигателя, формируют последовательности импульсов F_ОС, поступающих с датчика положения ротора электродвигателя и импульсов фазирования F_ОП на выходе опорного генератора, сравнивают F_ОС и F_ОП и определяют величину углового рассогласования Δα, согласно заявляемому изобретению формируют на выходе импульсного частотно-фазового дискриминатора два дополнительных сигнала в моменты времени прихода двух импульсов частоты f_ОП между двумя соседними импульсами частоты f_ОС и при отсутствии импульсов частоты f_ОП между двумя соседними импульсами частоты f_ОС определяют величину частотного рассогласования Δf импульсов частот f_ОП и f_ОС путем подсчета импульсов частоты f_ОП между двумя соседними импульсами дополнительных сигналов, сформированных на выходе импульсного частотно-фазового дискриминатора, и при достижении ею заданного положительного значения прекращают подачу импульсов f_ОП, переводят двигатель из двигательного в тормозной режим, причем в момент времени, определяемый на основе обработки полученных начальных значений величин углового рассогласования Δα_н и частотного рассогласования Δω_н, возобновляют подачу импульсов f_ОП, причем при достижении заданного отрицательного значения частотного рассогласования прекращают подачу импульсов f_ОС и переводят двигатель из тормозного в двигательный режим, в момент времени, определяемый на основе обработки полученных значений Δα_н и Δω_н, возобновляют подачу импульсов f_ОС.

Указанный технический результат достигается также тем, что устройство, содержащее опорный генератор, подключенный к первому входу первого логического элемента совпадения, выход которого соединен с одним входом импульсного частотно-фазового дискриминатора, другой вход которого подключен к выходу второго логического элемента совпадения, к первому входу второго логического элемента совпадения подключен выход импульсного датчика частоты, который вместе с датчиком положения установлен на валу двигателя, последовательно соединенные импульсный частотно-фазовый дискриминатор, усилительно-корректирующее устройство, электродвигатель, импульсный датчик частоты, образующие контур фазовой автоподстройки частоты, выход датчика положения ротора, закрепленного на валу двигателя, подключен ко входу блока определения фазового рассогласования, к другому входу подключен второй выход опорного генератора, согласно заявленному изобретению дополнительно содержит блок определения частотного рассогласования, первый вход которого подключен к первому выходу опорного генератора, который также подключен к пятому входу блока определения фазового рассогласования, вторые входы блока определения частотного рассогласования и блока определения фазового рассогласования подключены к третьему выходу импульсного частотно-фазового дискриминатора, третьи входы блока определения частотного рассогласования и блока определения фазового рассогласования подключены ко второму выходу импульсного частотно-фазового дискриминатора, а выход блока определения частотного рассогласования подключен к шестому входу блока определения фазового рассогласования.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 приведена функциональная электрическая схема устройства для фазирования вращающегося вала электродвигателя.

Устройство для реализации данного способа содержит опорный генератор 1, логические элементы совпадения 2 и 3, импульсный частотно-фазовый дискриминатор 4, усилительно-корректирующее устройство 5, электродвигатель 6, импульсный датчик частоты 7. Последовательно соединенные импульсный частотно-фазовый дискриминатор 4, усилительно-корректирующее устройство 5, электродвигатель 6, импульсный датчик частоты 7 образуют контур фазовой автоподстройки частоты вращения двигателя (ФАПЧВ) 8. Устройство содержит также датчик положения 9, блок определения фазового рассогласования 10, блок определения частотного рассогласования 11.

Для осуществления способа фазирования вращающегося вала электродвигателя первый выход опорного генератора 1 подключен к первому входу логического элемента сравнения 2, выход которого подключен к одному из входов импульсного частотно-фазового дискриминатора 4, второй вход которого подключен к выходу логического элемента совпадения 3. К первому входу логического элемента совпадения 3 подключен выход импульсного датчика частоты 7, который вместе с датчиком положения 9 установлен на валу электродвигателя 6. Последовательно соединенные импульсный частотно-фазовый дискриминатор 4, усилительно-корректирующее устройство 5, электродвигатель 6 и импульсный датчик частоты 7 образуют контур фазовой автоподстройки частоты вращения 8, который замыкается или размыкается блоком определения фазового рассогласования 10 и блоком определения частотного рассогласования 11. Ко второму выходу импульсного частотно-фазового дискриминатора 4 подключены третьи входы блока определения фазового рассогласования 10 и блока определения частотного рассогласования 11, к третьему выходу импульсного частотно-фазового дискриминатора 4 подключены вторые входы блока определения фазового рассогласования 10 и блока определения частотного рассогласования 11. Первый выход опорного генератора 1 подключен к пятому входу блока определения фазового рассогласования 10 и первому входу блока определения частотного рассогласования 11, второй выход опорного генератора 1 подключен к первому входу блока определения фазового рассогласования 10, выход датчика положения 9 подключен к четвертому входу блока определения фазового рассогласования 10, выход блока определения частотного рассогласования 11 подключен к шестому входу блока определения фазового рассогласования 10, первый выход блока определения фазового рассогласования 10 подключен ко второму входу логического элемента 3, второй выход блока определения фазового рассогласования 10 подключен ко второму входу логического элемента 2.

Способ фазирования вращающегося вала электродвигателя осуществляется следующим образом: формируют последовательность импульсов опорной частоты f_ОП с первого выхода опорного генератора 1, формируют последовательность импульсов с импульсного датчика частоты 7, расположенного на валу электродвигателя 6 f_ОС, сравнивают с помощью блока определения фазового рассогласования 10 последовательности импульсов частот f_ОП и f_ОС и определяют величину фазового рассогласования γ=Δφ, формируют напряжение, пропорциональное току потребления двигателя, формируют последовательность импульсов F_ОС, поступающих с датчика положения 9 ротора электродвигателя 6, формируют последовательность импульсов фазирования F_ОП на втором выходе опорного генератора 1, сравнивают последовательности импульсов частот F_ОП и F_ОС и определяют величину углового рассогласования Δα, формируют на выходе импульсного частотно-фазового дискриминатора 4 два дополнительных сигнала в моменты времени прихода двух импульсов частоты f_ОП между двумя соседними импульсами частоты f_ОС и при отсутствии импульсов частоты f_ОП между двумя соседними импульсами частоты f_ОС определяют величину частотного рассогласования Δf импульсов частот f_ОП и f_ОС в блоке определения частотного рассогласования 11 путем подсчета импульсов частоты f_ОП между двумя соседними импульсами дополнительных сигналов, сформированных на выходе импульсного частотно-фазового дискриминатора 4, при достижении ею заданного положительного значения прекращают подачу импульсов f_ОП и переводят электродвигатель 6 из двигательного в тормозной режим, в момент времени, определяемый на основе обработки полученных значений Δα_н и Δω_н, возобновляют подачу импульсов f_ОП, при достижении заданного отрицательного значения частотного рассогласования прекращают подачу импульсов f_ОС и переводят двигатель из тормозного в двигательный режим, в момент времени, определяемый на основе обработки полученных значений Δα_н и Δω_н, возобновляют подачу импульсов f_ОС.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить быстродействие устройства для фазирования вращающегося вала электродвигателя.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах передачи и воспроизведения информации. При фазировании вращающегося вала электродвигателя на выходе импульсного частотно-фазового дискриминатора (ИЧФД) (4) формируют два дополнительных сигнала в моменты времени прихода двух импульсов частоты f_ОП между двумя соседними импульсами частоты f_OC. При отсутствии импульсов частоты f_ОП между двумя соседними импульсами частоты f_ОС определяют величину частотного рассогласования Δf импульсов частот f_ОП и f_ОС в блоке определения частотного рассогласования (11), путем подсчета импульсов частоты f_ОП между двумя соседними импульсами дополнительных сигналов, сформированных на выходе ИЧФД (4). При достижении Δf заданного положительного значения прекращают подачу импульсов f_ОП и переводят ЭД (6) из двигательного в тормозной режим. В момент времени, определяемый на основе обработки полученных значений Δα_н и Δω_н, возобновляют подачу импульсов f_ОП. При достижении заданного отрицательного значения Δf прекращают подачу импульсов f_ОС и переводят двигатель из тормозного в двигательный режим. В момент времени, определяемый на основе обработки полученных значений Δα_н и Δω_н, возобновляют подачу импульсов f_ОС. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ фазирования вращающегося вала электродвигателя, по которому формируют последовательности импульсов опорной частоты f_ОП с опорного генератора и импульсов f_ОС с импульсного датчика частоты, расположенного на валу электродвигателя, сравнивают f_ОП и f_ОС и определяют величину фазового рассогласования γ=Δφ, формируют напряжение, пропорциональное току потребления двигателя, формируют последовательности импульсов F_ОС, поступающих с датчика положения ротора электродвигателя и импульсов фазирования F_ОП на выходе опорного генератора, сравнивают F_ОС и F_ОП и определяют величину углового рассогласования Δα, отличающийся тем, что формируют на выходе импульсного частотно-фазового дискриминатора два дополнительных сигнала в моменты времени прихода двух импульсов частоты f_ОП между двумя соседними импульсами частоты f_ОС и при отсутствии импульсов частоты f_ОП между двумя соседними импульсами частоты f_ОС определяют величину частотного рассогласования Δf импульсов частот f_ОП и f_ОС, путем подсчета импульсов частоты f_ОП между двумя соседними импульсами дополнительных сигналов, сформированных на выходе импульсного частотно-фазового дискриминатора, и при достижении ею заданного положительного значения прекращают подачу импульсов f_ОП, переводят двигатель из двигательного в тормозной режим, причем в момент времени, определяемый на основе обработки полученных значений Δα_н и Δω_н, возобновляют подачу импульсов f_ОП, при достижении заданного отрицательного значения частотного рассогласования прекращают подачу импульсов f_ОС и переводят двигатель из тормозного в двигательный режим, в момент времени, определяемый на основе обработки полученных значений Δα_н и Δω_н, возобновляют подачу импульсов f_ОС.

2. Устройство для фазирования вращающегося вала электродвигателя, содержащее опорный генератор (ОГ), два логических элемента совпадения, импульсный частотно-фазовый дискриминатор (ИЧФД), усилительно-корректирующее устройство (УКУ), электродвигатель (ЭД), импульсный датчик частоты (ИДЧ), датчик положения ротора (ДП), блок определения фазового рассогласования (БОФР), отличающееся тем, что дополнительно содержит блок определения частотного рассогласования, первый вход которого подключен к первому выходу опорного генератора, который также подключен к пятому входу блока определения фазового рассогласования, вторые входы блока определения частотного рассогласования и блока определения фазового рассогласования подключены к третьему выходу импульсного частотно-фазового дискриминатора, третьи входы блока определения частотного рассогласования и блока определения фазового рассогласования подключены ко второму выходу импульсного частотно-фазового дискриминатора, а выход блока определения частотного рассогласования подключен к шестому входу блока определения фазового рассогласования.