Цифровой электропривод постоянного тока Советский патент 1983 года по МПК H02P5/06 

-(54) ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводам с широким диапазоном стабилизируемых скоростей, у которых входное напряжение задается в виде кода. Известно устройство, содержащее последовательно соединенные электродвигатель постоянного, тока, усилитель мощнос ти, вычислительную машину, блок сравнения, один вход которого соединен с задаюшим блоком, а второй - с датчиком скорости Cll Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон стабилизируемых скоростей из-за низкой точности сравнения кодов при больших скоростях электродвигателя. Наи.более близким по технической сушности к предлагаемому является цифровой электропривод псх:тоянного тока, содержащий последовательно соединенные электродвигатель постоянного тока, усилитель мощности, триггер, последователь но соединенные задакший генератор, ло- гический элемент. И, управляемый делитель частоты, установочные входы которого соединены с выходами блока совпа дения, реверсивный счетчик, датчик ск рости, причем выход триггера соединен с вторым входом логического элемента И С2 . ,.. В этом устройстве в качестве образцового сигнала используемся частота. Поэтому, устройства, входным сигналом xo-fopbix являетс я код, должны включать преобразователь код - частота, имеиций высокую точность преобразования, что яв-. ляется достаточно сложной задачей. Поэтому устройство целесообразно использовать при работе на одной или нескольких : образцовых частотах. Цель изобретения - расширение диапазона стабилизируемых «скоростей электропривода. Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство дополнительно введены два регистра, пр7образовагель код - число импугаьсоВ, два деши ратора, два логических элемента ИЛИ, второй , делитель частоты, три логических элемента И, формирователь, элемент задержки и последовательно соединенные между собой элеме-нт синхронизации, питый логический элемент И третий триггер, шестой логический элемент И, второй делитель частоты и трё4 тий логический элемент ИЛИ, выход кот рого подключен к второму входх третьего триггера и к второму входу второго целителя частоты причем входные шины электропривода соединены с входами преобразователя код - число импупь- сов, с входами первого дешифратора и первого регистра, выход которого подключены к устакговочным входам реверси ного счетчика, выходы реверсивного счетчика соединены с входами второго регистра и второго дешифратора, выход которого подключен к входу первого регистра и к второму входу третьего логического элемента ИЛИ, выходы второг регистра подключены к входам блока совпадения, второй вход которого соедиH }f . с выходом элемента задержки, второй выход задающего генератора подклю чен к первому входу элемента синхронизации, третий выход задагацего генератора соединен с вторым входом шестого логического элемента И к первому выходу задающего генератора подключен вход первого делителя частоты, выход которог соединен с входом первого логического элемента.ИЛИ второй вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом второго логического элемента И и с третьим Входом третьего логического элемента ИЛИ, вьрсод первого логического элемента ИЛИ подключен к входу первого триггера, второй вход которого.связан с выходом второго элемента ИЛИ, выход управляемого делителя частоты соединен с входом второго элемента ИЛИ, с входом элемента задержки и с входом третьего логического элемента И, второй вход которого подключен к инверсному выходу третьего триггера, а выход - к входу второго регистра и к входу второго триг гера, выход второго триггера соединен с вторым входом пятого логического элемента И, выход датчика скорости под ключен к второму входу элемента синхронизации и к входу формирователя, выход которого соединен с входом второго логического элемента И первый вход четвертого логического элемента И подключен к выходу элемента синхронизадии, а второй - к выходу третьего триггера, выход чотвертого элеменУа И соединен с вторым входом второго триггера и с входом вычитания реверсивного счегчика, вход сложения которого подключен к выходу преобразователя код - число импульсов, второй вход этого преобразователя соединен с вторым выходом второго делителя частоты выход первого дешифратора подключен к второму входу второго логического элемента И и к второму ВХОДУ второго логического элемента ИЛИ. На чертеже представлена функциональная схема цифрового электропривода постоянного тока. Цифровой электропривод постоянного тока содержит последовательно соединен ные электродвигатель 1 постоянного тока, усилитель 2 мощности, триггер 3, последовательно соединенные задающий генератор 4, логический элемент И 5, управляемый делитель 6 частоты, установочные входы которого соединены с выходами блока 7 совпадения, реверсивный счетчик 8, датчик 9 скорости, а Выход триггера 3 соединен с вторъ1м Входом логическогоэлемента И 5, регистры 10 и 11, преобразователь 12 код - число импульсов, дешифраторы 13 И 14, логические элементы ИЛИ 15 и 16, триггер 17, делитель 18 частоты логические элементы И 19, 20 и 21, формирователь 22, элемент 23 задержки и посл-едовательно соединенные между собой элемент 24 синхронизации, логический элемент-И 25, триггер 26, ческий элемент И 27, делитель 28 частоты и логический элемент ИЛИ 29, выхоц которого подключен к второму входу триггера 26 и к второму входу делителя 28, причем входные шины электропривода соединены с входами преобразователя 12 код - число импульсов, к входам дешифратора 13 : и регистра 10. Выход преобразователя 12 подключен к входу сложения реверсивного счетчика 8. Входы дешифратора 14 соединены с выходами реверсивного счетчика 8, а выход - с входом регистра 10 и вторым входом логического элемента ИЛИ 29. Первый выход задающего генератора 4 подключен к входу делителя 18 частоты, выход которого соецинен с вхо- дом логического элемента ИЛИ 15. Второй выход задагацего генератора 4 подключен к Входу элемента 24 синхронизации, а третий выход - к второму входу элемента И 27. Выход управляемого делителя 6 частоты соединен с входом 510 логического элемента ИЛИ 16, с входом логического элемента И 19 и с входом элеменга 23 задержки, выход которого подключен к входу блока 7 совпадения. Выход логического элемента И 19 соеди иен с входом регистра 11 и с входом триггера 17, выход которого подключен к второму входу логического элемента И 25. Первый вход триггера 3 соединен с выходом логического элемента ИЛ 15, а второй - с выходом логического элемента ИЛИ 16. Выход дешифратора 13 подключен к втсрому входу логического элемента ИЛИ 16 и к второму входу логического элемента И -21, выход которого соединен с вторым входом логического элемента ИЛИ 15 и с третьим входом логического элемента ИЛИ 29. Второй выход делителя 28 частоты подключен к входу преобразователя 12 код - число импульсов. Первый вход лог ческого элемента И 2О соединен с выхо дом элемента 24 синхронизации, второй вход - с выходом триггера 26, а выход с вторым входом триггера 17 и с входо вычитания реверсивного счетчика 8. Инверсный выход триггера 26 подключен к второму Входу логического элемента И 19. Формирователь 22 включен между выходом датчика 9 скорости и первым входом логического элемента И 21. Устройство работает следующим образом. Требуемая скорость электродвигателя 1 постоянного тока задается входным кодом N , поступающим на входы преобр зователя 12, регистра 1О и дешифратора 13. Если входной код равен нулю, на выходе дешифратора 13 формируется сигнал, который проходит через логичес кий элемент ИЛИ 16 и устанавливает триггер 3 в состояние, при котором уси литель 2 мощности отключает электродвигатель 1 от источника питания, а логический элемент И 5 закрыт. Если входной код отличен от нуля, то на выходе дешифратора 13 создается сигнал, который может пройти через логический элемент -И 21. Это происходит в случае, если электродвигатель 1 не вращается, так как в этом случае с фор мирователя 22 подается на первый вход логического элемента И 21 сигнал, открьюакшшй его. Таким образом, если входной код отличен от нуля и электро двигатель не враш ается, то на выходе логического элемента И 21 появляется сигнал, который проходит через элемент ИЛИ 15, и устанавливает триггер 3 в 2« состояние, при котором усилитель 2 мощности подключает электродвигатель 1 к источнику питания и открывается логический элемент И 5. Так осуществляется пуск электродвигателя 1. На вход управляемого делителя 6 частоты начинают поступать импульсы частоты с первого выхода задакщего генератора 4. Одновременно сигналом с выхода логического элемента И 21, прошедшим через логический элемент ИЛИ 29, триггер 26 устанавливается в состояние, при котором логический элемент И 19 открыт. Импульс переполнения управляемого делителя 6 частоты проходит через открытый логический элемент И 19. Импульс с выхода логического элемента И 19 записывает код реверсивного счетчика 8 в регистр 11 и устанавливает триггер 17 в состояние, при котором открывается логический элемент И 25. Через время, определяемое элементом задержки 23, код регистра 11 записывается через блок 7 совпадения на установочные, входы управляемого делителя 6 часгтоты. Кроме того, импульс переполнения управляемого делителя 6 частоты устанавливает триггер 3 в состояние, при котором, электродвигатель 1 отключается от источника питания. После пуска каждый импульс, поступающий с выхода делителя 18 частоты логический элемент ИЛИ 15, устанавливает триггер 3 в сое тояние, при котором электродвигатель 1 подключен к источнику питания, а каждый импульс переполнения управляемого делителя 6 частоты отключает элек. гроавигатель от источника питания. Таким образом, на выходе трит гера 3 формируется широтно-модулированный сигнал управления электродвигателем 1 частота которого равна частоте с выхода делителя 18, а длительность пропорциональна коду реверсивного счетчика 8. Импульсы с выхо- . дадатчика 9 скорости поступают на элемент 24 синхронизации, на второй вход которого поступает частота с второго выхода задающего генератора 4. С выхода элемента 24 синхронизашга импульсы, совпадающие по времени с импульсами с второго выхода задающего генератфа 4 и следующие с частотой импульсов с датчика 9 скорости, поступают на входы логических элементов И 20 и 25. Первый импульс с выхода элемента 24 синхронизации, прошедший через логический элемент И .25, устанавливает триггер 26 в состояние, при котором закрыт логический элемент И 10 и открыты логические элементы И 20 и 27. Этот момент времени соответствует, началу стабильного временного интервала, в течение которого образцовый сигнал сравнивается с сигналом обратной связи. Стабильный временной интервал формируется на выходе триггера 26 с помощью логического элемента И 27, целителя 28 частоты и частоты с тре тьего выхода задающего генератора 4.Чере открытый логический элемент И 27 па вход делителя 28 частоты поступают импульсы с третьего выхода задакщего генератора 4. Импульс с первого выхода делителя 28 частоты определяет окончание стабильного времетюго интервала. В течение стабильного временного интервала открыт, логический, элемент И 20 к частота обратной связи с выхода элемента 24 синхронизации проходит через логический элемент И 2О на вход вычитйпия реверсивного счетчика 8. В течение этого-временного интервала с второго выхода делителя 28 частоты поступает частота на вход преобразователя 12 код - число импульсов, кото4 рая используется для преобразования Kof число импульсов. Пачка импульсов, число которых пропорционально входному коду, с выхода преобразователя 12 поступает на вход сложения реверсивного счетчика 8. Таким образом, за время стабильного временного интервала корректируется код реверсивного счетчика 8. В течение этого времени на установочные входы управ ляемого делителя 6 частоты записывается код из рег;истра 11. После окончания стабильного временного интервала откры вается логический элемент И 19, импуль сом с его выхода скорректированный код реверсивного счетчика 8 переписывается в регистр 11 и повторяется процесс фо{ мирования стабильного временного ингерва па, во время которогопроисходигформиров ние образцового сигнала и сигнала обратной связи и вновь корректируется код.реверсивного счетчика 8. В установившемся режиме сигнал обратной связи равен образцовому сигналу, код реверсивного счетчика 8 после каждого стабильного временного интервала не изменяется, длительность широтно-модулированного сигнала на выходе триггера 3 постоянна и скоросТЬ вращения электродвигателя 1 также постоянна. В , если образцовый сигнал значительно отличается от ситнала обрат ной связи, может произойти переполнение реверсивного счетчика 8. Тогда на выходе дешифратора 14 сформируется сигнал, который запишет входйой код из регистра 1О в реверсивный счетчик 8 и установит в нуль триггер 26 и делитель 28 частоты. Импульс с выхода логического элемента И 19 перепишет код реверсивного счетчика 8 в регистр 11 и вновь начнется коррекция кода реверсивного счетчика 8 путем сравнения образцового сигнала и сигнала обратной свя5и за время стабильного временного интервала. За время стабильного временного интервала tQ на вход вычитания реверсивного счетчика 8 поступает, число имгде too - чэспульсов, равное тота, пропорциональная действительной скорости вращения электродвигателя 1. За это же время на вход сложения реверсивного счетчика 8 .-поступает число импульсов, равное K-N , где К - постоянный коэффициент. В установивщемся режиме К-N С... f и код реверсивного счетчика 8 не изменяется после коррекции его за время tp , поэтому длительность широтно-модулированного импульса постоянна,- и электродвигатель имеет постоянную скорость, пропорциональную входному коду, так как , .° Таким образом, в предлагаемом электроприводе обеспечивается установление стабилизированной скорости электродвигателя 1 в диапазоне, определяемом возможными изменениями входного кода. Формула изобретения Цифровой электропривод постоянного 1юка, содержащий последовательно соединенные электродвигатель постоянного тока, усилитель мощности, тpиггep пocледовательно соединенные задающий генератор, логический элемент И, управляемый делитель частоты, установочные входы которого соединены с выходами блока совпадения, реверсивный счетчик, датчик скорости, причем выход триггера соединен с вторым входом логического элемента И, отличающий с я тем, что, с целью расширения диапазона стабилизируемых скоростей, в него дополнительно введены два регистра, преобразователь код - число импульсов, два дешифратора, два логиI ческизс элемента ИЛИ, второй триггер, делитель частоты, три логических элемента И, формирователь, элемент задержки и последовательно соединенные между сббой элемент синхронизации,

пятый логический элемент И, третий триггер, шестой логический элемент И, второй делитель частоты и третий логический элемент ИЛИ, выход которого подключен к второму входу третьего

триггера и к второму входу второго делителя частоты, причем входные шины электропривода соединены с входами преофаэователя код - число импульсов, с входами первого дешифратора и первого регистра, выходы которого подклк чены к установочным входам реверсивного счетчика, выходы реверсивного счетчика соединены, с входами второго регистра и второго дешифратора, выход которого подключен к входу первого регистра и к второму входу третьего логического элемента ИЛИ, выходы второго регистра подключены к входам блока совпадения, второй вход которого соединен с выходами элемента задерж Ш, йгорой выход задающего генератора подзкяючен к первому входу элемента синхронизации, третий выход задающего генератора соедк:тен с вторым входом шестого логического элемента И, кпервому выходу задающего генератора подключен вход первого делителя частоты, выг ХЬд которого соединен с входом первого логического элемента ИЛИ, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом второго логическогоэлемента И и с третьим входом третьего логического элемента ИЛИ, выход первого логического элемента ИЛИ подключен к входу первого триггера, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, выход управляемого Делитехю частоты соединен с входом второго элемента ИЛИ с входом элемента задержки и с входом третьего логического элемента И, второй вход которого подключен к инверсному выходу третьего триггера, а выход к входу .второго регистра и к входу второго триггера, выход второго триггер соединен с вторым входом пятого логического элемента И, выход датчика скорости подключен к второму входу элемента синхронизации и к входу формирователя, выход которого соединен с входом второго логического элемента И, первый вход четвертого логического элемента И подключен к выходу элемента синхронизаюга, а второй - к выходу третьего триггера, выход четвертого элемента И соединен с вторым входом второго риггера и с входом вычитания реверсивного счетчика, вход сложения которого подключен к выходу преобразователя код число импульсов, второй вход этого преобразователя соединен с вторым выходом второго делителя частоты, выход первого дешифратора подключен к второму входу.второго логического элемента И и к второму входу второго логического элемента ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Заявка Великобритании .

№ 1432674, кл. Н 02 Р 5/6б, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР № 725178, кл. Н 02 Р 5/О6, 1978.