Цифровой электропривод Советский патент 1983 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электро технике, в частности к системам с широким диапазоном стабилизируемых скоростей электродвигателей постоянного тока, у которых входной сигнал задается в виде.кода. Известен цифровой электропривод, в котором сигнал обратной связи формируется в виде кода, пропорционального периоду частоты датчика скорости . Требуемое значение скорости задается входным кодом, который срав нивается с кодом, пропорциональным периоду частоты обратной связи. Так как входной код должен быть пропорци нален скорости электродвигателя, а сравнивается с кодом, обратно пропорциональным скорости электродвига.теля, то результат сравнения обрабатывается вычислительной машиной, которая формирует сигнал, коммутирую щий импульсный регулятор в цепи электродвигателя 13Недостатком электропривода является ограниченный диапазон стабилизируемых скоростей за счет низкой точности сравнения кодов при больших скоростях электродвигателя. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровой электропривод, .содержащий электродвигатель постоянного тока с датчиком скорости, подключенный к усилителю мощности, входкоторого соединен с выходом триггера, задающий генератор, к первому выходу кото рого подключен первый логический элементИ, второй вход которого связан с выходом триггера, последовательно соединенные рев.ерсивный счетчик, блок совпадения и счетчик, счетный вход которого подключен к выходу первого логического элемента И, а выход - к второму входу блока совпадения С2 3Однако в электроприводе в качестве образцового сигнала используется частота, поэтому там, где входнь1м сигналом является код, необходимо иметь преобразователь код-частота, имеющий высокую точность преобразования, поэтому такой электропривод целесообразно использовать при работе на одной или нес1 ольких образцовых частотах. Кроме того, электропривод имеет малый диапазон стабилизирующи-х скоростей. Если образцовые частоты изменяются с большой скоростью, то в электроприводе происходит переполнение реверсивного счетчика. При этом код реверсивного счетчика, следовательно, и сигнал управления электродвигателем неоднократно изменяются от максимального до минимального, увеличивается врем переходного процесса, а в некоторых случаях в электроприводе возникают незатухающие колебания. Целью изобретения является расши- . рение диапазона стабилиэируеалых скоростей электропривода. Поставленная цель достигается тем, что в электропривод дополнительно введены регистр., .подключенный к первому входу реверсивного счетчика, первый логический элемент ИЛИ, включенный между выходом счетчика и первым входом триггера, второй логический элемент ИЛИ, включенный между вторым выходом задающего генератора и вторым входом триггера, дешифратор, прямой выход которого соединен с вторым входом первого логического элемента ИЛИ, а инверсный - с первым входом второго логического элемента И, первый формирователь, вх-од которого подключен к выходу реверсивного счетчика, выход к входу регистра, управляемый делитель частоты, подключенный к выходу датчика скорости электродвигателя, второй формирователь, включенный между выходом датчика скорости и вторым входом второго логического элемента И, выход которого соединён с вторым входом второго логического элемента ИЛИ, последовательно соединенные третий логический элемент И, третий формирователь и четвер тый логический элемент И, включенные между выходом счетчика и входом :сложения реверсивного счетчика,последовательно соединенные и включенные между первым выходом третьего формирователя и входом вычитания реверсивного счетчика, четвертый формирователь и пятый логический элемент И, вторые входы которых подключены к третьему и четвертому вьохбдам. задающего генератора, пятый выход которого соединен с вторым входом четвертого логического элемента И, инверсные выходы третьего и четвер-того формирователей подключены к входам третьего логического элемента И, а выход управляемого делителя частоты соединен с вторым входом третьего формирователя. На чертеже представлена структурная схема электропривода. Электродвигатель 1 постоянного тока снабжен датчиком 2 скорости и подключен к усилителю 3 мощности, вход которого соединен с выходом триггера 4,К первому выходу задающего генератора 5 подключен первый логический элемент И 6, второй вхрд которого связан с выходом триггера 4. Реверсивньой счетчик 7, блок 8 совпадения и счетчик 9 соединены последовательно, при этом счетный вход счетчика 9 подключен к выходу первого логического элемента И 6, а выход счетчика 9 соединен с вторым входом блока 8 совпадения. Регистр 10 подключен к первому входу ревер- ,

сивного счетчика 7. Первый логическ элемент ИЛИ 11 включен между выходам счетчика 9 и первьом входом 4. Второй логический элемент ИЛИ 12 включен между вторым выходом

падающего генератора 5 и вторые входом триггера 4. Прямой выход дешифратора 13 соединен с вторым входом первого логического элемента ИЛИ И, а инверсный - с первым входом второго логического элемента И 14. Вход первого .формирователя 15 подключен к выходу реверсивного сч-етчика 7 а выход - к входу регистра 10. Управляемый делитель 16 частоты подключ:ен к выходу датчика скоростл 2, Второй формирователь 17 включен между выходом датчика 2 скорости и вторым входом второго логического элемента И 14, выход которого соединен с вторым входом второго логического элемента ИЛИ 12. Третий логический элемент И 18, третий формирователь 19 и четвертый логический элемент И 20

соединены последовательно и включен между выходом счетчика 9 и входом сложения реверсивного счетчика 7. Четвертый формирователь 21 и пятый логический элемент И 22 соединены последовательно и включены между первым выходом третьего формирователя 19 и входом вычитания реверсивного счетчика 7. Вторые входы четвётого формирователя 21 и логического элемента И 22- подключены соответственно к- третьему и четвертому выходам задающего генератора 5, пяты выход которого соединен с вторым входом четвертого логического элемента И 20. Инверсные выходы третьего формирователя 19 и четвертого формирователя 21 подключены к входам третьего логического элемента И 18. Выкод управляемого делителя

16 частоты соединен с вторым входом третьего формирователя 19.

Электропривод работает следующим образом.

Требуемая скорость электродвигателя 1 постоянного тока задается входным кодсяи N,поступающим на .вход регистра 10, управляемого делителя 16 частоты и дешифратора 13. Если

.входной код равен нулю, на прямом вь1ходе дешифратора 13 формируется сигнал, который проходит через элемент ИЛИ 11 и устанавливает триггер

4 в нулевое состояние, при котором усилитель 3 мощности отключает электродвигатель 1 от источника питания а элемент И б закрыт. Бели входной код не равен нулю, то на инверснс выходе дешифратора 13 создается; сигнал, который проходит через, элемент.И 14, если двигатель не вращается, так как в этом случае с формирователя 17 подается на второй вход

элемента И 14 сигнал, открывающий его. Сигнал с выхода элемента И 14 проходит через элементе ИЛИ 12, устанавливает триггер 4 в единичное состояние, при котором электродвигатель 1 подключается усилителем 3 мощности к источнику питания, и открывается элемейт И б. Так осуществ ляется пуск двигателя 1. После пуска двигателя 1, формирователь 17 закрывает второй элемент И 14 и управлени двигателем 1 осуществляется широтномодулированньм сигналом, который формируется на выходе триггера 4. Импульсами стабильной частоты с второго выхода генератора 5, которые проходят через элементы ИЛИ 12, триггер 4 устанавливается в единичное состояние. Через открытый элемент И б на вход счетчика 9 поступает высокая стабильная частота с первого выхода генератора 5. После того, как на счетчик 9 поступитчисло импульсов, равное коду, записанному в счетчик 9 до начала счета, счетчик 9 устаиав ливается в нулевое состояние. Им-г.; пульс с выхода счетчика 9 переписывается код реверсивного счетчика 7 через блок 8 совпадения на установочные входы счетчика 9, проходит через элемент ИЛИ 11 и устанавливает триггер 4 в нулевое состояние. С приходом следующего импульса с второго выхода генератора 5 процессы формирования имп льса на выходе триггера 4 повторятся. Одновременно происходит формирование кода реверсивного счетчика 7. В момент пуска вреверсивном счетчике 7 может быть записан любой код, а формирователи 19 и 21 могут находиться в любом состоянии. Через некоторое время формирователи 19 и 21 устанавливаются в состояние, йри котором открывается логический элемент И 18. Элем.ент И 18 в этом состоянии пропускает импульс с выхода счетчика 9 на вход формирователя 19. На второй вход формирователя 19 поступают импульсы с выхода управляемого делителя 16 частоты, период следования которых равен N/f, где .- частота с выхода датчика 2 скорости. На выходе формирователя 19 создается один импульс, длительность которого t кратна периоду частоты с выхода управляемого ;делителя 16, т.е. , где .К-постоянный коэффициент. На время этого импульса открьфается элемент И 20, и частота с пятого выхода генератора 5 поступает на вход сложения реверсивного счетчика 7. Одновременно с началом импульса Т запускается формирователь 21, на выходе которого создается импульс стабильной длительности t. На время TQ о.ткрывается элемент И 22, и частота с четвертого выхода генератора 5 поступает на вход вычитания реверсивного счетчика 7. Импульсы с четвертого у пятого выходов генера тора 5 имеют одинаковую стабильную частоту, но сдвинуты друг относитель но друга для того, чтобы на входы реверсивного счетчика 7 не поступали совпадающие по времени импульсы. Поступающие на входы реверсивного счетчика 7 импульсы корректируют зна чение его кода. Одновременно пропорционально коду рверсивного счетчика 7 изменяется г длительность импульса на выходе, триггера 4, так как каждым импульсом с выхода счетчика 9 скорре тированноё значение кода реверсивногЪ счетчика 7 переписывается через блок 8 совпадения на установочные входы счетчика 9. При изменении входного кодам в ши роком диапазоне длительности имульсовТдИ Т могут значительно отличаться друг от друга, что вызывает переполнение реверсивного счетчика 7. В этом случае в момент установления всех разрядов реверсивного счеТЧика 7 в нуль, на выходе формирователя 15 создается импульс, который переписывает.ьходной код N из регист ра 10 на установочные входы ревер7 сивного счетчика 7, а процесд дискретного сравненияТ и Т продблжаетя, И, таким образом, корректируется значение кода реверсивного счетчика 7. После окончания переходного процесса устанавливается такое постоянное значение скорости э.пектродпиглтеля 1, при котором Т ::,Т . Следовательно, после установления скорости электродвигателя 1 значение кода реверсивного счетчика 7 не изменяется, и, соответственно, не изменяется длительность широтно-модулированного импульса с выхода триггера 4. Так как Т , то в установиршемся режиме To-KN/f, и,следователь но, двигатель имеет постоянную скорость, пропорциональную входному коду, KN/T(, . Таким образом, расширение диапазона стабилизируемых скоростей достигается за счет того,, что при переполнении реверсивного счетчика, которое происходит при изменении входного кода с большой кратностью, в реверсивный счетчик записывается ВХОДНОЙ код, что,исключает возможность возникновения в элекроприводе незатухающих колебаний и снижает время переходного процесса, и сравнение постоянного образцового временного интервала и временного интервала обратной связи, с помощью которого производится цифровая коррекция кода реверсивного счетчика, осуществляется во всем диапазоне .стабилизируемых скоростей с одина1{ов6й точностью, так как значение образцового временного интервала постоянно, а сравнение производится числоимпульсным методом.

ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий электродвигатель постоянного тока с датчиком скорости, подключенный к усилителю мощности, вход которого соединен с выходом триггера, задающий генератор, к первому выходу которого подключен первый логический элемент И, второй вход которого связан с выходом триггера, последовательно соединенные реверсивный счетчик, блок совпадения и счетчик, счетный вход которого подключен к выходу первого логического элемента И, а выход - к второму . входу блока совпадения, отличающийся тем, что,с целью расширения, диапазона стабилизируемых скоростей, в него дополнительно введены регистр, подключенный к первому входу реверсивного счетчика, первый логический элемент ИЛИ, включенный между выходом сче чика и первым входом триггера, второй логический элемент ИЛИ, включенный между вторым выходом задающего генератора и вторым входом триггера, дешифратор, прямой выход которого соединен с вторым входом.первого логического элемента ИЛИ, а инверсный - с первым входом второго логического элемента И, первый формирователь, вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика, выход - к входу регистра, управляемый делитель частоты, подключенный к выходу датчика скорости электродвигателя, второй формирователь, включенный между выходом датчика скорости и вторым входом второго логического элемента И, выход которого соединен с вторым вх-одом tВТОРОГО логического элемента ИЛИ, последовательно соеW диненные третий логический элемент И, третий формирователь и четвертый с: логический элемент И, включенные между выходом счетчика и входом сложения реверсивного счетчика, последовательно соединенные и включенные между первым выходом третьего Формирователя и входом вычитания ревер сивного счетчика, четв.ертый ф ормиро01 ватель и пятый логический элемент 00 И, вторые входы которых подключены к третьему и четвертому выходам заю ,дающего генератора, пятый выход коСП торого соединен с вторым входом четвертого логического элемента И, инверсные выходы третьего и четвертого формирователей подключены к входам третьего логического элемента И, а выход управляемого делителя частоты сочинен с вторым входом третьего формирователя.