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

третий элемент И 12, однояибратор (ОБ) 15, первьй 12 и второй 13 элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход второго элемента 13 ИСКГЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ связан с реверсирующим входом СП 2. В зависимости от направления вращения ЭД 1 выходной сигнал задатчика 11 принимает значение логической 1 или логического О. Увеличение скорости вращения ЭД 1 приводит к росту частоты вращения ЭД и изменению относительной длительности сигнала, поступающего на модулирующий вход СП 2. При работе на средних и больших частотах вращения обеспечвается высокое качество регулирования, т.к. перевод ЭД 1 в режим противрключения производится только при значительном отклонении частоты вращения ЭД от заданного значения. При работе ЭД на частоте вращения,бликой к нулю, относительная длительность широтно-импульсного сигнала с выхода ЧФД 4 меньше длительности импульса ОВ 15, что приводит к чередованию режимов противовключения и динамического торможения ЭД. Предельная величина тормозного момента зависит от длительности импульса ОВ 15. 2 ил.

Изобретение относится к электротезснике, в частности к системам стабилизации скорости вращения электродвигателей постоянного тока с частотно-фазовыми дискриминаторами в канале регулирования. Целью изобретения является повышение качества регулирования скорости электропривода. Электропривод содержит электродвигатель (ЭД) 1 тока, подключенный к выходу силового коммутатора (СП) 2, снабженного модулирующим и реверсирующим входами, датчик частоты 3 вращения ЭД,-задатчик 11 направления вращения ЭД, частотно-фазовый дискриминатор (ЧФД) 4, выход которого связан с модулирующим входом СП 2, первьй и второй входы ЧФД 4 соединены с выходами датчика частоты 3 и .генератора 5 задающих импульсов, логи(Л ческий блок 6, состоящий из инвертора 7, первого 8 и второго 9 элементов И и элемента ИЛИ 10, а также

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам ста билизации скорости вращения электро двигателей постоянного т:ока с частотно-фазовыми дискриминаторами в канале регулирования. Целью изобретения является повышение качества регулирования.скорос ти электропривода. На фиг. 1 представлена функциональная схема электропривода постоянного тока; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу электропривода. . Электропривод содержит электродвигатель 1 постоянного тока, под-, кглюченный к выходу силового коммута тора 2, выполненного по мостовой сх ме и снабженного модулирующим и реверсирующим входами, датчик 3 часто ты вращения электродвигателя, выход которого соединен с первым входом частотно-фазового дискриминатора 4, второй вход которого подключен к выходу генератора 5 задающей частоты, и логический блок 6, содержащий инвертор 7, первьш 8 и второй 9 элементы И и элемент ИЛИ 1 причем выход первого элемента И 8 соединен с первым входом элемента ИЛИ 10, выход второго элемента И 9 соединен с вторЬ1М входом элемента ИЛИ 10, первый вход второго элемент И 9 подключен к входу инвертора 7 и выходу задатчика 11 направления вращения, а выход инвертора 7 соединен с первым входом первого элемента И 8, выход частотно-фазового дискриминатора 4.подключен к модулирующему входу силового коммутатора 2. Кроме того, электропривод содержит первьй элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12, первьй вход которого соединен с выходом частотно-фазового дискриминатора 4, а второй вход - с выходом задатчика 11 направления вращения и вторым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13, первый вход / которого соединен с выходом третьего элемента И 14, первьй вход которого подключен к выходу первого элемен-. та ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12, авторой вход соединен с выходом одновибратора 15, вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 10, первьй и второй входы частотно-фазового дискриминатора 4 соединены с вторыми входами первого 8 и второго 9 элементов И соответственно, а выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 подключен к реверсирующему входу силового коммутатора 2. Электродвигатель 1 включен в диагональ моста силового коммутатора 2, вьтолненного на транзисторах 16-19. Электропривод работает следующим образом. Частота сигнала датчика 3 частот вращения электродвигателя- 1 определяется зависимостью (1) . V-fo f aPгде f - опорная частота, подаваемая в обмотки питания дат чика 3; { - частота вращения, пропорциональная частоте вращения вала электродвигателя 1; У-±1 - коэффициент, знак которого определяется направлением вращения вала электродвигателя 1 , - частота вьпсодного сигнала датчика 3. Такой закон изменения частоты выходного сигнала датчика 3 обеспечивает высокую частоту поступления в частотно-фазовьй дискриминатор 4 информации об угловом положении и скорости вращения электродвигателя даже в том случае, если О, и позволяет получить широкий (до lOOOOil и выше) диапазон изменения и регулирования скорости вращения двигателя t. . Частотно-фазовый дискриминатор 4 пропорционального типа в режиме час тотного сравнения сигналов задания и обратной связи имеет релейную характеристику:при , - д 5 на выходе дискриминатора 4 единичный сигнал; (2 при i. 3 выходе дискриминатора Д нулевой сигнал, где f - частота сигнала на первом входе дискриминатора 4; f - частота сигнала на втором входе дискриминатора 4. В режиме фазового сравнения вход ных сигналов, когда f(, f. вы .ходной сигнал дискриминатора 4 пред ставляет собой последовательность щиротно-импульсно-модулированных сигналов с частотой f , относитель ная длительность которых Ji пропор циональна разности фаз сравниваемых сигналов vf- ц /И . |2Л 1 . где Ч и V - фазы входных сигна лов дискриминато4524ра 4 на втором и первом его входах соответственно-; Т l|j - период частотыf ; 7 число меток датчика 3 на один оборот. В режиме фазовой синхронизации частоты на входах дискриминатора 4 равны и, следовательно, равны и частоты сигналов генератора 5 задающей частоты f и датчика 3f : 5Э Из равенства (4) с учетом вьфажения (1) следует, что i% - Г„ 6Р р При правом направлении вращения электродвигателя 1, когда выходной сигнал задатчика 11 направления вращения соответствует логической 1, увеличение скорости вращения электродвигателя 1 приводит к росту частоты f с датчика 3 частоты вращения. Широтно-импульсный сигнал, относительная длительность которого равна у , поступает на модулирующий вход силового коммутатора 2, Сигнал логической 1 с выхода задатчика 1i разрешает прохождение импульсов с генератора 5 задающей частоты через элемент И 9 и элемент ИЛИ 10 на запуск одновибратора 15. При работе на средних и больших скоростях вращения электродвигателя 1 относительная длительность импульса одновибратора 15 определяется соотношениемV г t 15 ts Д (5 длительность импульса одновибратора 15, которая меньше относительной длительности широтно-импульсного сигнала У с выхода частотно-фазового дискриминатора 4. Так как в этом случае на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮШЕЕ ИЛИ 12 в течение промежутка времени Y присутствует сигнал логического О, на выхое элемента И 14 сигнал также равен ггогическому О, а на реверсируюцемвходе силового коммутатора 2 присутствует сигнал логической 1.

Происходит чередование режимов прямого включения и динамического торможения электродвигателя 1 (фиг. 2 q участок А). При увеличении частоты сигнала с датчика 3 уменьшается величина.} на выходе частотно-фазового дискриминатора 4, при этом сначала увеличивается промежуток врмени работы электродвигателя 1 в режиме динамического торможения и ско рость его вращения уменьшается, что приводит к снижению частоты f с датчика 3. Если создаваемой величины тормозного момента электродвигателя 1 оказьшается недостаточно .для поддержания заданного значения скорости вращения электродвигателя 1 и величина У продолжает уменьшаться до значения У и ниже, в этом случае в течение интервала времени, равного (Y,,) на выходе элемента И 14 появляется сигнал логической 1, что приводит к переводу электродвигателя 1 в режим противовключения, так как на реверсирующем входе силового коммутатора 2 появляется сигнал логического О (фиг. 2а , участок,б ).

Таким образом, в предлагаемом устройстве перевод двигателя в режим противовключения производится только при значительном отклонении частоты вращения от заданного значения, чем обеспечивается высокое качество ее регулирования при средних и больших частотах вращения электродвигателя 1.

При работе электродвигателя 1 . на частоте вращения, близкой к нулю о.тносительная длительность широтноимпульсного сигнала с выхода частотно-фазового дискриминатора 4 обыно меньше, чем длительность импульса одновибратора 15t,s . При этом электродвигатель 1 работает в еледующих режимах (фиг. 2): при О t t - прямое включение, при t t t ,5 противовключение; при t i t Т - динамическое торможение.

При изменении фазы импульсного сигнала с датчика 3 в пределах от У до О происходит увеличение средней величины напряжения на электродвигателе 1 от значения, необходимого для поддержания заданного значения скорости вращения, до V U, где и - напряжение питания силолого коммутатора 2. При этом чередуются режимы противовключения и динй мического торможения электродвига теля 1, а величина тормозного момента не преньш1ает

-Мл

M.if

(7) 15 R,

где М - тормозной момент, развиваемый электродвигателем Rj - сопротивление якорной обмотки электродвигателя 1.

Предельная величина тормозного момента зависит от длительности импульса одновибратора 15, которая выбирается с учетом допустимых значений момента, развиваемого применяемым электродвигателем и определяемого его конструктивными особенностями при обеспечении необходимого быстродействия электропривода.

Работа электропривода при левом направлении вращения электродвигателя 1 (аналогичн работе электропривода при правом направлении вращения (фиг. 2S ), но в этом случае одновибратсгр 15 запускается импульсами выходного сигнала датчика 3 скрости вращения, разрешение на прохождение которых через элемент И 8 обеспечивается сигналом логического О с задатчика 11 направления вра щения электродвигателя 1.

Ограничение тормозного момента при работе на низких скоростях вращения электродвигателя 1 позволяет снизить броски момента и величины ускорений в переходных режимах и, следовательно повысить качество регулирования.

Формула изобре те и и я

Электропривод постоянного тока, срдцержащий электродвигатель, подключенньм к выходу силового коммутато- ра, выполненного по мостовой схеме и снабженного модулирующим и реверсирующим входами, датчик частоты вращения электродвигателя, выход которого соединен с первым входом частотно-фазового дискриминатора, второй вход которого подключен к выходу генератора задающей частоты, и логический блок, содержащий инвертор, первый и второй элементы И и

712

элемент ИЛИ, выход первого элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход второго элемента И соединен с вторым входом элемента ИЛИ, первый вход второго элемента И подключей к входу инвертора и выходу задатчика направления вращения, а выход инвертора соединен с первым входом первого элемента И, отличающийся тем, что, с целью повышения качества регулирования, в него введены одновибратор, первый и второй элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и третий элемент И, причем выход частотно-фазового дискриминатора соедииен с модулирующим входом силового коммутатора и первым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй

528

вход которого подключен к выходу задатчика направления вращения и второму входу второго элемента ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход-третьего элемета И подключен к выходу первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а второй вход третьего элемента И соединен с выходом одновибратора, вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, первый и второй входы частотнофазового дискриминатора соединены с вторыми входами первого и второго элементов И соответственно, а выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к реверсирующему входу силового коммутатора.