Устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока Советский патент 1988 года по МПК H02P5/06 

О5

о

о ;о

технике, а именно к системам автоматического регулирования скорости вращения злектродвигателей постоянного тока, и может быть использовано для стабилизации частоты вращения электродвигателей постоянного тока в установках, где необходимо обеспечить высокую точность поддержания скорости.

Целью изобретения является повышение точности регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока.

На фиг. 1 изображена схема устройства для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока; на фиг. 2 - диаграммы следования импульсов.

Устройство содержит элементы 1 и 2 задержки (формирователи импульсов) генератор 3, триггер 4, ключ 5, блок 6 задания, счетчик 7, мультиплексор 8, блок 9 памяти, элемент ИЛИ 10, иифроаналоговый преобразователь 11, датчик 12 скорости, причем выход элемента 1 задержки соединен с первым входом тригтера 4, прямой выход которого присоединен к первому входу ключа 5, второй вход которого присоединен к выходу генератора 3 эталонной частоты, а чьгхоя к суммирующему входу C4-J гчика 7, нходы записи которого присоединены к выходам блока 6 задания, выход элемента 2 задержки присоединен к входу разрешения записи блока 9 памяти, делитель 13 частоты, реверсивный счетчик 1А, два элемента ЗИ-ИК 15 и 16, инвертор 17 и элемелт И-ИЕ 18, причем счетчик 7 выполнен реверс:- вным, г ключ 5 - переключающим. HiiaepCHbirt выход триггер 4 присоединен к третьему гходу ключа 5, четвертый вход которого присоединен к выходу датчика 12 скорости, а второй rsbrxoA - к вычитающему ,у счетчика 7, в::од разрешения запись которого присоединен к р ыходу элемента 1 задержки, а вход установки нуля счетчика 7 присоединен через инвертор 17 к второму 5ГХОДУ триггера 4 и к выходу перехода через нуль счетчика 7, информационные выходы которого присоедине1{ы к соответствующим входам блока 9 памяти, входы знака + и - этого блока присоединены соответстпоино к прямому и инверсному выходам триггера 4, а выходы знак

ственно к первым вхсщам элементов ЗИ-НЕ 15 и 16, вторые входы которых , присоединены к выходу мультиплексора 8, а выхода присоединены соответственно к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика 14, информационные выходы которого присо0 единены к входам цифроаналогового преобразователя 11, а также к входам элементов ИПИ 10 и И-НЕ 18, выходы которых присоединены соответственно к третьим входам элементов ЗИ-НЕ 15

5 и 16. Управляющие входы мультиплексора 8 присоединены к соответствующим выходам блока 9 памяти, а информационные входы мультиплексора 8 через делитель 13 частоты присоединены

0 к выходу генератора 3 эталонной частоты и входу элемента 2 задержки, выход которого присоединен к входу элемента 1 задержки. Выход цифроаналогового преобразователя 11 является вы5 ходом устройства для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока.

Ключ 5 состоит из элемента 2И 19 пыход которого присоединен к первым

0 входам элементов 2И-НЕ 20 и 21, выходы которых являются выходами ключа 5, а вторые входы - первым и третьим входами ключа , Входы элемента 2И 19 являются и четвертым входами ключа 5.

Устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока рабо1аст следующим образом.

0 цикл ичмеренип, задаваемый генератором 3 талон)ой частоты, производится измерение отклонения текущей скорости от задания, и измеренный сигнал используется д.пя формирования

сигнала управления.

Генератор 3 :ггалс мной частэты вы- раОатырает последопател-.ность ям- пульсо), причем длительность импульсов высокого У110ВНЯ С , определяю- Q 1цая 1:птеркал )1 меренин, но много раз про лышает д;1ит . импульс .в низ- ког, у.ювня Т„, во нремя которой прг-:-з1:-одится подготовка к следую 1ему ЦИКЛУ измерения,

е Перед началом измерения в счетчик 7 кчсдварительно запиг.-зи код задания скгфости из блоха 6 задания, триггер - находится в Hcx- - /iiiov -.-ч тоянии (О нз прямом выходе и 1 - на и версЬ

3137

ном), а реверсивный счетчик 1 обнулен. Измерение начинается с приходом на вход клк/ а 5, состоящего из логических элементов 2И и 2И-НЕ, сигнала высокого уровня, соответствующего 1, с выхода генератора 3, При этом импульсы от датчика 12 скорости через элементы 2И 19 и 2И-НЕ 21 поступают на вычитающий вход счетчика 7. В результате вычитания на выходе счетчика 7 образуется код величины отклонения скорости от заданной, равный

К - Кц,

К - код отклонения скорости от заданной на выходе счетчика 7,

К. - код задания скорости, . К.. - код измеряемой скорости.

Если измеряемая в данный момент скорость меньше заданной, т.е. , то после окончания цикла измерения на выходе счетчика 7 в результате вычитания остается количество импульсов, пропорциональное отклонению скорости от заданной со знаком -. Если измеряемая скорость превышает заданную, т.е. (iO, то в результате вычитания счетчик 7 переходит через нуль, и на его выходе перехода через нуль появляется короткий импульс, соответствующий О, перебрасьшаю1яий триггер 4 в другое состояниеСМ на прямом выходе, О - на инверсном), а на выходе инвертора 17 появляется сигнал 1, устанавливающий счетчик 7 в нулевое состояние. При этом импульсы от импульсного датчика 12 скорости через элементы 2И 19 и 2И-ИЕ 20 начинают поступать на суммирующий вход счетчика 7. Цикл измерения заканчивается с приходом от генератора 3 сигнала низкого уровня. По.этому сигналу срабатывает элемент 2 задержки,, который вырабатывает импульс, разрешающий запись кода отклонения скорости в блок 9 пямти. Знак отклонения скорости определяется по состоянию триггера 4. Если за цикл измерения триггер 4 не изменял своего состояния, то отклонение запишется в блок 9 памяти со знаком -, если изменял - со знаком +. По заднему фронту импульса от элемента 2 задержки сраба- тьтает элемент 1 задержки, сигналом на выходе которого триггер А возвращается в исходное состояние, и разрешается запись кода задания скорости из блока 6 задания в счетчик 7.

Длительность импульсов низкого уровня генератора 3 эталонной частоты выбирается больше суммы импульсов элементов 1 и 2 задержки, т.е.С„, С, + oj. Диаграмма следования импуль

сов Представлена на фиг. 2.

С приходом импульса высокого уровня с генератора 3 цикл измерения отклонения частоты от заданной повторяется. Одновременно сигнал, пропорциональный коду отклонения скорости от заданной, с выхода блока 9 памяти поступает на управляющие входы мультиплексора (коммутатора) 8. В зависимости от величины кода отклонения к выходу мультиплексора 8

подключается один из его информационных входов. На информационные входы мультиплексора 8 поступают импульсы различной частоты от делителя 13 частоты.

В момент пуска, когда отклонение имеет максимальное значение, на выходе мультиплексора 8 появляется сигнал низкой частоты. Этот сигнал через элемент ЗИ-НЕ 16 поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 14. В реверсивном счетчике 14 происходит суммирование импульсов низкой часто

медпенно растет. Сигнал с выхода реверсивного счетчика 14 поступает на вход цифроаналогового преобразователя 11, где преобразуется в аналоговый сигнал, который используется в качестве задания для аналоговой систе-

ы регулирования скорости с пропориональным регулятором скорости. При этом цифровой контур обеспечивает заанную точность поддержания скорости, а аналоговая система обеспечивает

заданное быстродействие и динамические качества. Таким образом, при пуске осуществляется медленное нарастание скорости, что особенно важно при пуске механизмов с зазором. При

уменьшении кода отклонения скорости от заданной увеличивается частота импульсов на выходе мультиплексора 8. В результате происходит быстрое суммирование импульсов на реверсивном счетчике 14, код на его выходе быстро растет, быстро увеличивается сигнал на выходе цифроаналогового преобразователя 11 и происходит дальнейший интенсивный разгон привода.

Ь13

I При подходе гкорости к заданной,т.е.

когда отклонение близко к нулю, частота следования импульсов от мультиплексора 8 снова уменьшается, суммирование импульсов в реверсивном счетчике iА осуществляется с низкой частотой. Это обеспечивает плавный подход к заданной скорости, т.е. разгон привода с минимальным перерегулированием. Если текущая скорость становится больше заданной, т.е. К 0, на первом входе элемента ЗИ-НЕ 16 появляется сигнал, соотдетствую- щий О

а на первом входе элемента ЗИ-НЕ 15 появляется 1 и импульсы от мультиплексора 8 через элемент ЗИ-НЕ 15 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 14, в результате уменьшается сигнал на его выходе и соответственно на вьгходе цифроаналогового преобразователя 11. При отклонении, равном нулю, импульсы на выход мультиплексора 8 не проходят, для чего информационный вход В соединяется с общей шиной. В устройстве предусмотрен контроль переполнения счетчика. При появлении на вгех выходах реверсивпог о счетчика

6

янного тока, содержа; ;ее первьш и второй элементы задержки, генератор эталонной частоты, триггер, ключ, блок

,- задания, первый счетчик, мультиплексор, блок па1 1яти, элемент ИЛИ, цифро- аналоговый преобразователь, датчик скорости, причем вькод первого элемента задержки соединен с первым вхо0 дом триггера, прямой выход которого присоединен к первому входу ключа, второй вход которого присоединен к выходу генератора эталонной частоты, а выход - к суммирующему входу пер5 вого счетчика, входы записи которого присоединены к выходам блока задания, выход второго элемента задержки присоединен к входу разрешения записи блока памяти, отличающееся

0 тем, что, с целью повьпиения точности регулирования частоты вращения, в него дополнительно введены делитель частоты, второй реверсивный счетчик, два элемента ЗИ-НЕ, элемент И-НЕ, ин5 вертор, при этом первый счетчик выполнен реверсивным, а ключ выполнен переключающим, инверсный выход триггера присоединен к третьему входу ключа, четвер1ый вход которого присоединен

Изобретение относится к системам автоматического регулирования. Целью изобретения является повышение точности регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока. Устройство реализует интегральный закон регулирования скорости и содержит первый реверсивный счетчик 7, выполняющий роль интегратора, для которого предусмотрен контроль переполнения и обнуления, второй реверсивный счетчик 14, делитель частоты 13, инвертор 17 и логические элементы И-НЕ 15,16. За Щ1КЛ измерения, задаваемый генератором 3 эталонной частоты, производится измерение отклонения текущей скорости от задания и формируется сигнал управления. Разгон электродвигателя осуществляется с разной интенсивностью для безударного пуска, а выход на заданную скорость - без перерегулирования. 2 ил. Ш (Л

14 сиг;; .лов, се.-отвек. логичес- зо к выходу датчика скорости, а второй

ккм e.THHsbV- .N:, на выхг/д э ;емента И-НЕ 18 появлж ; ; ч c i-:r riaji, сэответ- ;:т ::ую1Д:1й О, з;: гт етающий прохож;к ;1ие импульспн и ..уммирующ и вход

рСВеосИВНОГО C4t:.i;H-- 14.

При рюявлеяи . ;. BbrK.iAa-v реверсивного счетчика Н сигь-лло} . со- ответстБу-ощих логическим нулям, tra выхо/;; элемента И.ПИ 10 появляется сигнал, соотнетсте/пщий О, запре- щающиГт прохождение имиупьсов на BbMVf тающии вход реверсивного счетчика 4 В момечт останова привода резе рсив- ный пчег.,и 14 подачей импульса на вход установки нуля обну/:яется.

В устройстве pesf-ptV iHH ri счРГ :ик 14 выполачрт фунлции ии(;)рочого интегратора. Это позвпляе- обеспечикать высокую точность регулирования частоты вращения. Разгон прияода осуществляется с разной ин аисивностью, что позволяет обеспечить безударный пуск и вьосод ма заданную скорость без перерегулирования.

Формула изобретения

Устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя лосгг;

выход - к вычитающему входу первого счетчика, вход разрешения записи которого присос/г:нен к выходу первого элемента задержьл, а вход установки нуля того с;чет(.ика присоединен через инвертор к в оро;гу входу гера и к выходу перехода через нуль первого счетчика, информационные выходы которого присоединены к соответгтвую цим входам блока памяти, входы знака + и - лого блока присоединены соотретственно к прямому и инверсному выходам 1риггера,, а выходы знака + и - блока памяти присоединены соответг венно к первым входам первого и второго элементов ЗИ-НЕ, вторые входы которых присоединены к выходу мультиплексора, а выходы

пригсединеиы соотзстственно к вычита- Ш.ему и су;4М1.г;.лощрму входам второго реверсж.ччсг о четчика, информацион- BhKiT.njji которого присоединены к я:, цифро-аналогового преобразова ы, а также к вxгпa элементов lULi и И-ИЕ, ныходы KOTOpbiX присоеди- ::c;ibi соответственно к третьим выходам элементов ЗИ-М , управляющие входы м J:..типлeкccpa пр.чсгединены к соот- вет тзующим Г,;ход..м блока памяти.

1

а информационные входы мультиплексоравыход которого присоединен к входу

через делитгль частоты присоединеныпервого элемента задержки, выход цифк выходу ге-ератора эталонной частотыроаналогового-преобразователя являети входу второго элемента задержки, ся выходом устройства.

flozi

Лого Лог1

Лого

Лое.1 Лого

Лп.1 Лого

яз

измер

г

t«