Электропривод постоянного тока Советский патент 1986 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах постоянного тока. Целью изобретения является повышение надежности. На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого электроприв да; на фиг.2 - зависимости выходной частоты преобразователя код - часто та и величины выходного кода реверсивного сдвигового регистра от выходной частоты импульсного датчика частоты вращения. Электропривод постоянного тока содержит электродвигатель 1 с импульсньм датчиком 2 частоты вращени подключенный к выходу усилителя 3 мощности, вход которого соединен с выходом цифрового регулятора 4 частоты вращения, регистр 5, памяти и преобразователь 6 код - частота, выход которого подключен к входу обратной связицифрового регулятора 4частоты вращения и к синхронизирующему входу регистра 5 памяти, частотный вход преобразователя 6 . код - частота соединен с выходом им пульсного датчика 2 частоты вращени а управляющий вход преобразователя 6 код - частота и вход переключения масштабных коэффициентов цифрового регулятора 4 частоты вращения соеди нен с выходом регистра 5 памяти. Электропривод также содержит генера тор 7 опорной частоты, счетчик 8 им пульсов, три лог1$ческие схемы ИЛИ-Н 9 - П, и логическую схему НЕ 12. Р гистр 5 памяти выполнен в виде реверсивного сдвигового регистра, входы сдвига влево и вправо которого соединены с выходами соответстве но первой 9 и второй 10 логических схем ИЛИ-НЕ, старший разряд счетчика 8 соединен с первыми входами пер вой 9 и третьей 11 логических схем ИЛИ-НЕ непосредственно, а с первым входом второй 10 логической схемы через логическую схему НЕ 12, ближайший к старшему разряду разряд счетчика 8 и старший разряд регистр 5памяти подключены к вторьи входам соответственно первой 9 и второй 10 логических схем ИЛИ-НЕ,второй вход третьей 11 логической схемы ИЛИ-НЕ соединен с выходом генератора 7 опорной частоты, выход третьей 1 логической схемы ИЛИ-НЕ соединён со счетным входом счетчика 8, синхр низирующий вход которого подключен к выходу преобразователя 6 код частота. Электропривод постоянного тока работает следующим образом. В исходном состоянии электродвигатель 1 неподвижен, частота следования импульсов на выходе импульсного датчика 2 частоты вращения f и на выходе преобразователя 6 код частота f равна нулю. Выходной код счетчика 8 импульсов установлен равным нулю, а в старший разряд реверсивного сдвигового регистра 5 записывают сигнал единичного логического уровня (используется вход параллельной записи или специальный установочный вход, имеющийся в универсальных реверсивных сдвиговых регистрах). Счетчик 8 импульсов заполняется по счетному входу импульсами опорной частоты, поступающими от генератора 7 опорной частоты, до тех пор, пока на выходе триггера старшего разряда счетчика не появится сигнал логической единицы, переводящий схему 11 ИЛИ-НЕ в состояние логическот го нуля. Таким образом, выходной код счетчика 8 импульсов в исходном состоянии равен половине емкости и содержит логическую 1 в старшем разряде и логический О во всех остальных разрядах. На выходе схем ИЛИ-НЕ 9 и 10 установятся логические сигналы с нулевым уровнем. В общем случае на выходе Si сдвига влево и входе 5о сдвига вправо реверсивного сдвигового регистра 7 (фиг.1) устанавливаются логические сигналы IIIII или Г зависимости от логических уровней сигналов триггера старшего разряда реверсивного сдвигового регистра Б (СРр ) триггера старшего разряда счетчика 8 импульсов (CPj ) и триггера ближайшего к старшему разряду разряда счетчика 8 импульсов (БСР(. ). По фронту синхронизирующего импульса с выхода преобразователя 6 код - частота реверсивный сдвиговьй регистр 5 осуществляет сдвиг выходной информации вправо, влево или ее хранение в зависимости от уровней логических сигналов на его входах Sj и Sg табл.истинности, т.е. выполняемых функций реверсивным сдвиговым регистром 5 в зависимости от уровней логических сигналов на выходах триггеров СР , , , БСР. и, как следствие, на выходах S,,. 3 На вход цифрового регулятора 4 частоты вращения подают управляющее воздействие в виде цифрового ко да, соответствующего заданной часто те вращения. Электродвигатель 1 начинает вращаться и на выходе импуль ного датчика 2 частоты вращения появляется импульсная последовательность с частотой т„, Преобразователь 6 код - .частота формирует импульсную последовательность с частотой f f rw4 м ид, где NJ - значение кода ка выходе реверсивного сдвигового ре гистра 5; Kg - емкость преобразователя 6 код - частота, определяема заданным диапазоном регулирования частоты вращения Емкость преобразователя 6 код частота на ходится как ближайшее целое к величине диапазона регулирования число, удовлетворяющее неравенству NO D, где D - заданный диапазон регулирования частоты вращения; h - число триггеров преобразователя 6 код - частота. Например, для заданного D 100, NO 128, n 8. Разрядность реверсивного сдвигового регистра 5 выбирается равной числу триггеров преобразователя 6 код - частота, т.е. равной числу n Таким образом, в исходном состоянии выходной код реверс1шного сдвигового регистра определяется весом его старшего разряда, т.е. N. N. Емкость счетчика 8 импульсов определяется соотношением hn - целое число, причем m т.е. счетчик импульсов должен содержать не менее двух счётных триггеров. Вес старшего разряда счетчика 8 2 раза меньще емкости счетчика, „ -, т.е. , 2 , а вес ближайшего «реи 4 раза меньше ем меньшего разряда в NSCP,, 2 кости счетчика, т.е. В течение периода Т мезду выходными импульсами преобразователя 6 код - частота счетчик 8 импульсов 77 заполняется импульсами опорной f частоты до величины Значение опорной частоты fo выбирается в соответствии с выражением 6tjy, , (4) где Т, .ри - заданный минимальный период следования импульсов в обратной связи цифрового регулятора 4 частоты вращения, определяющий требуемую точность работы электроприг вода. Таким образом, выходной код счетчика 8 импульсов с учетом (3) и (4) определяется по формуле; liKi- N, фронту синхронизирующего импульса f, в зависимости от уровней входных сигналов Si к So реверсивного сдвигового регистра 5 осуществляется сдвиг влево или вправо его выход-, ного кода. Сдвиг влево хода реверсивного сдвигового регистра будет иметь место лишь в случае, если код счетчика 8 импульсов станет меньше веса ближайшего к старшему разряду разряда счетчика, т.е. на выходах триггеров БСРс„ и появится нулевой логический сигнал. Если емкость счетчика 8 импульсов выбрана достаточно большой (), то появление нулей в двух старших разрядах счетчика станет возможным при выполнении следующего условия: Яри сдвиге влево выходной код ijp реверсивного сдвигового регистра 5 уменьшится вдвое и частота импульсов f, в соответствии с (1). таке уменьшится вдвое. В результате ыходной код счетчика 8 импульсов соответствии с (5) станет больше еса N.tf Сдвиг вправо кода реверсивногр сдвигового регистра 5 произойдет том случае, если в старшем разряе счетчика 8 импульсов установите сигнал логической 1. Это станет возможным, если будет вьтолнено у ;ловие 0,5 f, Из выражений (6) и (7) следует, что при изменении частоты вращения двигателя 1 во всем диапазоне регулирования выходная частота преобразователя 6 код - частота изменяется в диапазоне от 0,5 f до пкч„„ На фиг.2 приведена зависимость выходной частоты преобразователя 6 код - частота от выходной частоты импульсного датчика 2 частоты вращения (кривая 13) и зависимость величи ны выходного кода реверсивного сдвигового регистра 5 от выходной частоты импульсного датчика 2 (крийая 14) откуда следует, что коэффициент передачи канала обратной связи злектро привода устанавливается в зависимости от частоты вращенил т таким обра зом, чтобы во всем диапазоне регулирования частоты вращения вьшолнялось соотношение Выходной код реверсивного сдвигового регистра 5 поступает на вход переключения масштабных коэффициентов цифрового регулятора 4 частоты вращения, в котором в функции этого кода устанавливаются масштабные коэффйдаенты передачи прямого канала и канала обратной связи. Если емкость счетчика 8 импульсов выбрать минимальной (), то величиной опорной частоты целесообразно задаться из условия При этом, если на интервале управления частота вращения изменяется йе более чем в 2 раза, то за период Thg4 следования импульсов на выходе преобразователя 6 код - частота на счетный вход счетчика 8 импульсов пройдут 1,2 или О импульсов опорной частоты fo ниже нижней границы диапа зона регулирования число этих импуль сов может быть больше 2, но счетчик импульсов nponycTHt только 2 импульса, запретив через схему 10 ИЛИ-НЕ дальнейшее поступление и пульсов, Е 774 ли -о то счетчик 8 импульсов пропустит либо 1, либо О импульсов опорной частоты за один период Т„„ и реверсивный сдвиговый регистр 5 будет осуществлять соответственно хранение выходной информации,.либо сдвиг элево. В последнем случае частота следования импульсов f соответствии с (Г) уменьшается вдвое ( пунктирная кривая 15 на фиг. 2) и станет меньше f . Если же о то счетчик 8 импульсов пропустит на свой счетный вход либо один, либо два импульса опорной частоты за один период и реверсивный сдвиговьй регистр 5 будет осуществлять соответственно хранение выходной информации, либо сдвиг вправо (табл. истинности). В последнем случае частота следования импульсов увеличивается вдвое (кривая 13, фиг.2). Таким образом, при изменении частоты вращения двигателя 1 во всем диапазоне регулирования будет выполняться соотношение 0.25 „,, При изменении частоты „д импульсного датчика 2 частоты вращения выходной код NP реверсивного сдвигового регистра 7 автоматически устанавливается либо в соответствии с кривой 14 (фиг. 2) при „,ц 0,5 f|,,v,, , либо в соответствии с кривой 16 (фиг,2) при ,5 „,, . Следует отметить, что при достаточно медленных изменениях регулируемой Частоты вращения (злектропривод с большим моментом инерции, наложены жесткие ограничения на ускорение приводного механизма и т.п. причины) емкость счетчика 8 импульсов целесообразно выбирать большой () а при больщих ускорениях электропривода, когда частота вращения двигателя изменяется на 10-50% за интервал дискретности управления, целесообразно использовать счетчик 8 с малой емкостью. Это связано с тем, что при достаточно больших ускорениях (замедлениях) независимо от емкости счетчика 8 импульсов выходная частота f преобразователя 6 код - частота будет значительно выходить за пределы, определяемые соотношением (8). В сравнении с известным предлагаемый злектропривод конструктивно проще, содержит типовые функциональные узлы, фзшкцию довольно сложного комбинационного устройства - преобразователя кода здесь вьтолняют определенным образом включенные три элемен та 2 ИЛИ-НЕ и элемент НЕ. Число элементов НЕ и логических схем И в прео разователе кода известного устройства возрастает пропорционально заданному диапазону регулирования, причем выходы старших разрядов преобразователя кода являются выходами многовхо довых элементов И. Для реализации ши рокого диапазона регулирования (порядка тысяч и более) число входов каждой схемы И оказьгоается настолько большим, что реализация многовходовой функции И становится невозйожной с применением одной серийно выпускаемой микросхемы. Число разрядов реверсивного сдвигового устройства, введенного в данное устройство, и число разрядов параллельного буферного регистра является одинаковым для одного и того же требуемого диапазона регулирования, а число разрядов счетчика импульсов может быть выбрано, как отмечалось вьше, равным двум. Таким образом, введение в шипокорегулируемый электропривод реверсивиого сдвигового регистра, трех схем 2 ИЛИ-НЕ и схемы НЕ позволяет сущест венно упростить конструкцию электропривода и, как следствие, повысить его надежность. Формула изобретения Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель с импульсньи датчиком частоты вращения, подключенный к выходу усилителя мощности, входом соединенного с выходом цифрового регулятора частоты вращения, регистр памяти и преобразователь код - частота, выход которого подключен к входу обратной связи цифрового регулятора частоты вращения и к синхронизирующему входу регистра памяти, частотный вход преобразователя код - частота соединен с выходом импульсного датчика частоты вращения, а управляющий вход преобразователя код - частота и вход переключения масштабных коэффициентов цифрового регулятора частоты вра щения соединен с выходом регистра :памяти, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения надежности электропривода, в него введены генератор опорной частоты, счетчик импуль сов, три логических схемы ИЛИ-НЕ и логическая схема НЕ, регистр памяти выполнен в виде реверсивного сдвигового регистра, входы сдвига влево и вправо которого соединены с выходами соответственно первой и второй логических схем ИЛИ-НЕ, старший разряд счетчика импульсов соединен с первыми входами первой и третьей логических схем ИЛИ-НЕ непосредственно, а с первым входом второй логической схемы ИЛИ-НЕ через логическую схему НЕ, ближайший к старшему разряду разряд счетчика и старший разряд регистра памяти подключены к вторьм входам соответственно первой и второй логических схем ИЛИ-НЕ, второй вход третьей логической схемы ШШ-НЕ соединен с выходом генератора опорной частоты, выход третьей логической схемы ИЛИ-НЕ соединен со счетным входом счетчика импульсов, синхронизирующий вход которого подключен к выходу преобразователя код - частота.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах постоянного тока. Повьшение надежности электропривода обеспечивается введением в него генератора 7 опорной частоты, счетчика 8 импульсов, трех логических схем ИЛИ-НЕ 9, 10, 11 и логической схемы НЕ 12, при этом регистр 5 памяти вьшолнен в виде реверсивного сдвигового регистра, входы сдвига Влево и Вправо которого соединены с входами соответственно ;первой 9 и второй 10 логических схем ИЛИ-НЕ. -2 ил. 1(Л

1 О

О

О

01 О 01 Сдвиг вправо О О 100 Хранение

О0

о

хранение о Хранение

о Сдвиг влево

Сдвиг влево