Электропривод Советский патент 1984 года по МПК H02P5/16 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам управления электроприводами механизмов и технологических установок с повьшен ными требованиями к точности поддер жания скорости. Известен электропривод, содержащий электродвигатель постоянного то с датчиком частоты вращения, кварце вый генератор, делитель частоты, пр образователь кода в длительность импульсов, блоки сравнения и интегрирования, усилитель и триггеры СП Однако указанный г лектропривод отличается сложностью и не обеспечивает высокую точность поддержания заданной частоты вращения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электропривод, содержащий электродвигатель постоянного тока, подключ ный к силовому преобразователю и сн женный импульсньм датчиком частоты вращения, выходом соединенным с пер вым входом первого формирователя длительности импульсов, ко второму входу которого подключен задающий енератор, одновременно соединенный с одним из входов второго формирователя длительности импульсов, два разнополярных источника питания, выходы которых через управляемые ключи соединены с интегрирующим уси литепем, подключенным к силовому преобразователю 2 . Однако точность стабилизации заданной частоты вращения ограничена здесь неидеальностью (внутренними шумами) элементов электропривода (источников питания, формирователей длительности импульсов, управляемых ключей, интегрирующего усилителя) и определяется отношением этих шумов к уровню обрабатываемого сигнала рассогласования заданной частоты вращения и частоты обратной связи. Чем меньше это отношение, тем большая точность стабилизации может быть достигнута. Из этого следует, что для обеспечения высокой точности стабилизации измерительная часть системы долж на формировать сигнал рассогласования (ошибки) максимальной величины (значительно превышающий значение внутреннихшумов элементов электропривода) при минимальном рассогласо вании заданной и действительной час тот вращения, причем величина этого сигнала доляша зависеть только от соотношения частот обратной связи и заданной. Величина сигнала ошибки, формируемая в известном электроприводе, зависит не только от соотношения этик частот, но и от текущего значения заданной частоты вращения (диапазона регулирования) и уменьшается при увеличении диапазона регулирования. Это нлечет за собой Увеличение соотношения шум - сигнал и, как следствие, снижение точности стабилизации. Кроме того, в этом электроприводе существуют режимы, когда одновременно замыкаются оба его управляемых ключа, что приводит к появлению дополнительной ошибки, вызванной подачей на вход интегрирующего усилителя разностного тока (напряжения) источников питания и снижения точности стабилизации. Целью изобретения является повышение точности стабилизации частоты вращения электродвигателя. Поставленная цель достигается тем. что электропривод, содержащий электродвигатель постоянного тока, подключенный к силовому преобразователю и снабженный импульсным датчиком частоты вращения, выходом соединенным с первым входом первого формирователя длительности импульсов,ко второму входу которого подключен задающий генератор, одновременно соединенный с одним из входов второго формирователя длительности импульсов, два разнополярных источника питания, выходы которых через управляемые ключи соединены с интегрирующим усилителем, подключенным к силовому преобразователю, введены делитель частоты и логический блок, реализующий функцию: х х х; у х-у-у, где X и у - входные, а х и у - выходные его сигналы, включенный между выходами формирователей длительности импульсов и управляющими входами указанных ключей, причем делитель частоты включен между выходом задающего генератора и другим входом второго формирователя длительности импульсов. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого электропривода. Электродвигатель 1 подключён к силовому преобразователю 2 и снабжен импульсным датчиком частоты вращения 3, который соединен с первым входом первого формирователя 4 длительности импульсов, ко второму входу которого подключен задающий генератор 5, одновременно соединенный с одним из входов второго форми рователя 6 длительности импульсов. Два разнополярных источника питания 7 и 8 через управляемые ключи 9 и 10 соединены с интегрирующим усилителем 11, подключенным к силовому преобразователю 2. Делитель частоты 12 включен между-выходом задающего генератора 5 и другим входом второг формирователя 6 длительности импуль сов. Между выходами формирователей 4 и 6 длительности- импульсов и управляющими входами ключей 9 и 10 подключен логический блок 13, который может быть реализован на логическом элементе И-НЕ 14 и двух логических элементах И 15 и 16. Электропривод работает следующим образом. В исходном состоянии сигнал на выходе задающего генератора 5 отсутствует, сигналы на выходах делителя частоты 12 и формирователя 6 длительности импульсов отсутствуют. Управляемые ключи 9 и Ю разомкнуты выходной сигнал интегрирующего усилителя 11 равен нулю, частота враще ния вала электродвигателя 1 равна нулю. Сигнал на выходе импульсного датчика частоты 3 отсутствует. При появлении на выходе задающего генератора 5 сигнала в виде последовательности импульсов частот N , на выходе делителя частоты 12 формируется сигнал с частотой fj, что вызывает появление на выходе фо мирователя длительности импульсоб 6 импульсов длительности t с частото а,дд . Формирователь длительности 6 импульсов может быть выполнен на двух RS-триггерах, логическом элементе И и двоичном счетчике емкостью N. Длительность импульсов, генерируемых формирователем длитель ности импульсов 6, определяется вре менем заполнения его двоичного счет чика частотой N fiivsti и может быть определена из выражения С - 1 1 К где С - емкость двоичного счетчика формирователя 6 длительност импульсов; N - коэффициент деления делителя частоты 12. К; N Передний фронт выходных импульсов формирователя 6 длительности импульсов формируется по фронту первого из импульсов частоты N fa , поступающего после входного импульса частотой f-iAA обеспечивает стабильность длительности t вне зависимости от фазового положения входных и1 1пульсов. Как видно из выражения (1), длительность импульса t, обратно пропорциональна значению f;.-,, (скважность сигнала на выходе формирователя длительности импульсов постоянна во всем диапазоне изменения д ) . Под действием импульсов tvx управляющий ключ 10 замыкается, подключая источник питания 8 к интегрирующему усилителю 11, что вызывает появление напряжения на его выходе, появление напряжения на выходе силового преобразователя 2 и вращение вала электродвигателя 1. При этом на выходе импульсного датчика частоты вращения 3 формируются импульсы частотой foe , поступающие на вход формирователя 4 длительности импульсов, аналогичного формирователю 6 длительности импульсов. На его выходе также формируются импульсы длительностью t(j и частотой fj , вызывающие замы- кание управляемого ключа 9. На входе интегрирующего усилителя 11 формируется сигнал, среднее значение которого может быть определено из выражениясГ А К (|2 - 1), (2) fSAA. где А - амплитуда сигнала напряжения (тока) источников питания 7 и 8. Под действием этого сигнала частота вращения вала электродвигателя 1 увеличивается до тех пор, пока dc не станет равным нулю, что соответствует равенству частот задания и обратной связи и выходу электропривода на заданную частоту вращения. Как следует из выражения (2), среднее значение сигнала рассогласования в данном электроприводе зависит только от соотношения f, I f-JAU и не зависит от текущего значения за511085956

данной частоты вращения «,4 исключается одновременное

апазона регулирования, как в иэвест-замыкание управляемых ключей 9 и 10

ном устройстве. Это позволяет в дан-при совпадении во времени выходных

ном электроприводе поддерживатьсигналов формирователей 4 и б

соотношение шум - сигнал минималь- 5длительности импульсов. Это позвоныч во всем диапазоне регулирова-ляет исключить погрешность, возниния, уменьшить ошибку регулирования и,камщую за счет протекания разносткак следствие этого- повысить точностьного тока разнополярных источников

стабилизации частоты вращения валапитания 7 и 8 на вход интегрируюэлектродвигателя,Ощего усилителя 11 при совпадении

За счет введения логического бло-рователей 4 и 6 длительности имка 13, который может быть выполнен .пульсов, и тем самым повысить точна одном логическом элементе И-НЕ ность стабилизации частоты вращения и двух логических элементах И 15 15электродвигателя 1.

по времени выходных сигналов форми

ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий электродвигатель постоянного тока, подключенный к силовому преобразователю и снабженный импульсным датчиком частоты вращения, выходом соединенным с первым входом первого формирователя длительности импульсов,ко второму .в}(оду которого подключен задающий генератор, одновременно соединенный с одним из входов второго формирователя длительности импульсов, два разнополярных источника питания, выходы которых через управляемые ключи соединены с интегрирующим усилителем, подключенным к силовому преобразователю, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации частоты вращения электродвигателя, в него введены делитель частоты и логический блок, реализующий ФУНК1ЩЮ х х.у х; у х у у, где X и у - входные, а х и у - выходные его сигналы, включенный между выходами формирователей длительности импульсов и управляющими О) входами указанных ключей, причем делитель частоты включен между выходом задающего генератора и другим О входом второго формирователя длительс ности импульсов. ЗМЗ 00 СО СП LCuttf