Многоканальное устройство для цифрового управления электродвигателями переменного тока Советский патент 1987 года по МПК H02P7/58 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления асинхронными двухфазными электродвигателями цифровых следяющих систем с применением широт но импульсной модуляции сигнала.

Цель изобретения - повьшение на-- дежнос ги и упрощение устройства.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 - схема срав}сения, пример реализации; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Многоканальное устройство для цифрового управления электродвигателями переменного тока содержит по- следоззателт но соединенные генератор импульсов и счетчик 2, схему 3 сравнения, первые (п+1 ) входов которой соединены с прямыми (п+1) выходами счетчика 2, вторые п входов схемы 3 срап)1епия предназначены для подключе fiHH к minie сигнала задания, логический элемент НЕ 4, усилители 5 и 6 мoп нocти сигналов управления и воз- буж,цепия, выполненные по полумостовой схеме, выходы которых предназначены для подключения соответственно к обмоткам управоТения и возбуждения члс ктродвигателя 7 переменного т.Мч.ч, ло1 мчоский элемент 2-2И-2ИЛИ-Н R, псрный 9 1 })торпй 10 многовходо- вые .. тоги геские элементы И-НЕ, первый 11 п второй 12 логические элементы ЗИ-ИЕ. (п+1) 1фетьих входов схемы 3 сравнения г:ое,цинены с (п+О инверсными вьЕ-;одами счетчика 2, п входов п рвого и второго многовходовых ЛОrviqecKHx

элементов И-НЕ 9 и 10 соеди- 40 суг-маторов.

и

не(1)1 соотнелч; гвенно с: п прямыми инверсными выходами счетчика 2, (n+l )й 7)Ход первого многовходового логического э.ги мента И-НЕ 9 соединен

1-м инверсным выходом счетчика 2, устройстве для цифрового управления

(п+1)й вход L joporo многовходового логического элемента 10 соединен с (п+1)--м лр;;мыт.1 счетчика 2, перглий, второй, третий и чет- входы логического элемента 2-2И-2ИЛИ- Е 8 соединены соответственно с (п+1)-м прямым, (п+2)-м прямым, (п-|-2)-м инверсным и (п-ь1)-м инверсным выходами счетчика 2, выходы схемы 3 сравнения и (п+2)-е прямой и инверсный выходы счетчика 2 подключены к входам усилителя 5 мощности сигиа.11а управления, выход первого rиoгoвxoдoвoгo логического элемента

50

электродвигателями формируются импульсы защиты выходных ключей усилителей от сквозных токов, что исключа ет необходимость использования в мно гоприводных системах усилителей мощности с индивидуальными средствами защиты от сквозных токов.

Многоканальное устройство для циф рового управления электродвигателями gg переменного тока работает следую1дим образом.

Импульсы тактовой частоты fy с ге нератора 1 импульсов поступают на счетный вход счетчика 2. Счетчик 2

Н-НЕ 9 соединен с первыми входами ло- г ических элементов ЗИ-НЕ 11 и 12, выход логического элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ 8 подключен к второму входу второго логического элемента ЗИ-НЕ 12 непосредственно и второму входу первого логического элемента ЗН-НЕ 11 через логический элемент НЕ 4, выход второго многовходового логического элемента И-НЕ связан с третьими входами логических элементов ЗИ-НЕ 11 и 12, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами уси5 лителей 6 мощности сигналов возбуждения.

Схема 3 сравнения содержит сумматоры 13 и 14, логический элемент 2-2ИЛИ-2И-НЕ 15 и логический эле0 мент НЕ 16. (п+1) входов А первого сумматора 13 образуют первые входы схемы сравнения 3, (п+1) входов А второго сумматора 14 образуют третьи входы схемы 3 сравнения, объединен5 ные входы В первого и второго сумматоров 13 и 14 образуют вторые входы схемы 3 сравнения. Выходы схемы 3 сравнения образованы выходами логических элементов 2-2ИЛИ-2И-НЕ 15 и

0 НЕ 16, вход которого соединен с выходом логического элемента 2--2ИЛИ-2И-НЕ 15. Первьш и третий входы логического элемента 2-2ИЛИ-2И-НЕ 15 соединены с выходами переноса соответственно первого 13 и второго 14 сумматоров. Второй и четвертьв входы логического элемента 2-2ИЛИ-2И-НЕ соединены с ()-ми входами соответственно первого 13 и второго 14

5

В качестве усилителей мощности 5 и 6 использованы наиболее простые усилители, выполненные по полумостовой схеме. При этом в многоканальном

0

электродвигателями формируются импульсы защиты выходных ключей усилителей от сквозных токов, что исключает необходимость использования в многоприводных системах усилителей мощности с индивидуальными средствами защиты от сквозных токов.

Многоканальное устройство для цифрового управления электродвигателями g переменного тока работает следую1дим образом.

Импульсы тактовой частоты fy с генератора 1 импульсов поступают на счетный вход счетчика 2. Счетчик 2

13

ЦИКЛ1 1гМ- i: ч 11СУ . /iMT по ВС(М ГР

СОСТС1ЯНИЯМ, форг. ируя на своих BfiiBOAax пилообразный сш нал, причем сигналы с ripH№Jx выходов линейно нарастают, а с инв pcныx - линем и о падают. Частота cm мала, снш-июмого с (Y + 2)-ro выхода /2 и раина рабочей частоте питания электродвигателя 1. С выхода счетчика 2 сигналы Yftf/ и Хич поступают на первые и (п+1) трет1,их входов схемы 3 сравнения. На вторые п входов схемы сравнения 3 поступает модуль сигнала управ- летшя Х в цифровой форме. В зависимости от выходных сигналов счетчика 2 и модуля сигнала управления Хц,, схема 3 сравнения фг)рмирует импульсный выходной сигнал с шириной ш-шульсов, пропорциональной коду сигнала управления .

На фиг. 3 показан пример форг- иро- вания выходного управляющего сигнала

при трехразрчлном коде управления X, равном 011 (3 в десятичной системе исчисления). На фиг. 3 приняты обозначения: 17 - сигнал с генератора 1 импульсов; 18-22 - сигналы на выходах счетчика 2; 24 - состояние первых трех разрядов счетчика 2. На первом и втором сумматорах 13 и 14 :ум- мируются первые три разряда с и инверсных выходов счетчика 2 (сигналы Хч, Уц) и модуль кода управления 011. При переполнении су маторов 13 и 14 на выходах переноса кшкдого сумматора формируются сигналь; 25 и 26, которые складываются элементе 2-2И-2ИЛИ-НЕ 15. Сигналы 21 четвертого разряда (прямой и инверсный Y, и У„+ ) счетчика 2 управляют формированием управляющего сигна;и1 а каждый полупериод в центре опорного напряжения основной частоты. Сигналы 22 пятого разряда (прямой и .и: версный ,иУ, счетчика 2 распределяют сформированные сигналы управления, снимаемые с логических элементов 2-2И-2ИЛИ-НЕ 15 и НЕ 16 по полупериодам рабочей частоты двигателя 27 и 28. В результате на обмотке управления электродвигателя 7 -с1 литель 5 мощности формирует сигнал 32, расширяющийся от центра опорного сигнала 23 при упеличении кода управления. На логическом эле.меите 2-2И-211Г1И-НЕ 8 формируется сигнал возбуждения из сигналов четрертого 21 и пятого 22

разрядов (у, т;; и у„.,,ХГ)

26

гч,тчика 7. На вторые входы логичес- элс-меитг ЗИ-ilE 11 и 12 поступа- hi f соотретстаенно сигналы с логичсских эгтементоч НЕ 4 и с 2-2И-21Ш11-НЕ 8, ксп орые поочередно открывают силовые к.гтрочи в усилителях мощности 6. В момент ггереключения п.чеч выходного двухтактного каскада усилителя мощности 6 из-зп отсутствия меж;1у моментами от1срь1вания и зо1крьтания силовых ключеГ:, возможно прохожление через них сквозного тока, что может вызвать выход их м стром. Для устрапечия сквоз К)го тока на много)ход( - вых логических элементах И-НЕ 9 и 10 формируются иппульсы 29 и ЗО зашить, силовых к. :1 .;чей срлителей мс)щ;:и1- 1 и . При этом одиь силовой клю :, иык.чюч; ется раньше на время, равное длительности импульса 29 защиты, а вклмче- чие друг гс си ювого ключа задерживается на время, равное дл 1тельности импульсл 30 защиты. Два импульса зами гы формир ются для того, чтобы ис- клкшить небольшой) сдвиг фазы сигнала возб окдекия относительно сигнала уп- рарления. При нeбoлы ю) сдвиге фаз м--.:к}1о формировать одт н икггуди-с зацить.

Bo jMO KHO формирование И1мпульсов защиты при пятиразрядно счетчике 2. ,ia логичс-ском элементе И-НЕ 9 ;)Г:,оди- няются иерььи. трк .фямых (, У о ) и ин-

ьерсный четвертрлй выходы счв ; чика 2. Н,ч логическом элементе И-НЕ 10 ( V -

е,и;1яются первые три инверсньк-. « ; и прямой четвертый выходы счетчика 2. На фиг. 3 (диаграмма 31) показан сигнал на обмотке возбуждения электродвигателя 7. Ширина импульса защиты силовых ключей от сквозного тока определяется временем выключения транзисторов ключей. Как видно из

фиг. 3 ширину импульсов защиты можно регулировать за счет подключения и отключения определенного числа разрядов счетчика 2. Защита выходных ключей усилителей мощности сигналов управления определяется схемным решением устройства, где ширина импульса управления при максимальном коде- уп- рапления всегда меньще ширины полу- периоца рабочей частоты электродвиг.ттеля на величину, равную длительности сиги-зла первого разряда счетчика.

Таким образом, в одном устройстве достигается совмещение функций форми- рователя сигналов управления и воз5Г3

буждения для регулирования асинхронного электродвигателя и формирователя импульсов защиты от сквозных токов выходных силовых ключей усилителей мощности, что исключает необходимость наличия в каждом усилителе мощности многоканальной системы индивидуальных средств защиты от сквозных токов.

Формула изобретен и.я

Многоканальное устройство для цифрового управления электродвигателями переменного тока, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов и счетчик, схему сравнения, первые (п+1) входов которой соединены с прямыми (п+1) выходами счетчика вторые п входов cxcbttii сравнения предназначены для подключе1П1я к шине сигнала задания, логический элемент НЕ, усилители мощности сигналов управления и возбуждения, выполненные по полумостовой схеме, выход1)1 которых предназначены для подключения соответственно к обмоткам управления и возбуждения электродвигателей переменного тока, отличающеес

я

тем, что, с целью повышения надежности и упрощения, в него введены логический элемент 2-2Н-2ИЛ11-НЕ, первьш и второй многовходовые логические элементы , первьш и второй логические элементы ЗИ-НК, (п+1) третьи входов схем1л сравнения соединены с (п+1) инверс;1ымн тзыходами счетчика,

Q

0

п входов первого и второго мнсл овхо- довых логических элементов И-НЕ соединены соответственно с п прямыми и инверсными выходами счетчика, (п+1)-й вход первого многовходового логического элемента И-НЕ соединен с (п+1)-м инверсным выходом счетчика, (п+1)-й вход второго многовходового логического элемента Н-НЕ соединен с (п+1)-м прямым выходом счетчика, первый, второй, третий и четвертый входы логического элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ соединены соответственно с (п+1 )-м прямым, (п+2)-м прямым, (п+2)-м ин5 версным и (п+1)-м инверсным выходами счетчика, выходы схемы сравнения и (п+2)-е прямой и инверсный выходы счетчика подключены к входам усилителя мощности сигнала управления, выход первого многовходового логического элемента И-НЕ подключен к первым входам первого и второго логических элементов ЗИ-НЕ, выход логического элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ подключен к второму входу второго логического элемента ЗИ-НЕ непосредственно и второму входу первого логического элемента ЗИ-НЕ через логический элемент НЕ, выход второго многовходового логического элемента И-НЕ подключен к третьим входам первого и второго логических элементов ЗИ-НЕ, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами усилителей мощ5 ности сигналов возбуждения.

5

0

фиг. г

ППППППППППППППППППППППППППП

je

f9

П П П П П П П П П П П П П П П П

ri n

rn m f-1

tl

tz

/J

Л

YJ

15 26

I

00001 111000011 11000011110000111 t 001 1001100110011001100110011001 1 010 10101010101 01 0101010101010107

±±

11

Составитель С.Позднухов Редактор Л. Пчолннская Техред И.Верес Корректор В. Бутяга

Заказ 3590/55 Тираж 659Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

rn m f-1

1

11

11

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления асинхронными двухфазными электродвигателями цифГГ .ровых следящих систем с применением широтно-импульсной модуляции сигнала. Целью изобретения является повышение надежности и упрощение. Использование в устройстве логического элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ 8, многовходовых логических элементов И-НЕ 9, 10, логических элементов ЗИ-НЕ 11, 12 позволяет применять в качестве усилителей мощности 5, 6 сигналов управления и возбуждения простейшие усилители, выполненные по полумостовой схеме, т.к. данное изобретение позволяет совместить в одном устройстве функции формирователей сигналов управления и возбуждения для регулирования асинхронного электродвигателя и формирователя импульсов защиты от сквозных токов выходных силовых ключей усилителей мощности. 3 ил. (Л о: фие.1