Цифровой электропривод Советский патент 1988 года по МПК H02P5/16 

со ;о о

О1

со

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования скорости электродвигателей. Цель изобретения - повышение .надежности электропривода. Электропривод содержит делитель 10 частоты, вход которого соединен с выходом генератора 7, а выход - с входом управляемого одновибратора 9. &)1ход управляемого одновибратора 9 соединен с входом ширртно-импульс- ного модулятора 6. Введение обратной связи по току якоря электродвигателя путем сдвига моментов записи кода сигналов управления относительно опорных импульсов позволяет исключить преобразователь аналогового сигнала обратной связи по току в цифровой, упростить цифровой электропривод и повысить надежность. 3 ил.

Фиг.1

Изобретение относится к электрог технике и может быть использовано в электроприводах с микро-ЭбМ в контуре управления.

Целью изобретения является повышение надежности электропривода.

На фиг„1 приведена схема электропривода; на фиго2 - схема пшротно- импульсного модулятора; на фиг.З временные диаграммы работы широтно- импульсного модулятор.а.

Цифровой электропривод содержит электродвигатель 1, подключенный к выходу усилителя 2 мощности, датчик 3 частоты вращения, цифровой регулятор 4, задатчик 5 частоты вращения, широтно-импульсный модулятор 6, генератор 7, датчик 8 тока, подключенный к выходу усилителя 2 мощности, входы которого соединены с выходом щирот- но-импульсного модулятора 6, выходы цифрового регулятора 4 и генератора 7 подключены к входам широтно-имт- пульсного модулятора 6, входы регу- лятора 4 соединены с выходами задат- чиков и датчика 3 частоты вращения.

Электропривод также содержит упг .равляемый одновибратор 9,, управляющий вход которого соединен с выходом датчика 8 тока, делитель 10 частоты, вход которого подключен к выходу гег нератора, а широтно-импульсньк модулятор 6 снабжен вычитающим счетчиком 11, вход данн1|1Х которого соеди нен с выходом цифрового регулятора 4, счетный вход подютючен к выходу генератора 7, вход синхронизации соё динен с выходом управляемого одно- вибратора, запускаюнщй вход которого подключен к выходу делителя 10 частоты, двумя схемами ИСКЛЮЧАЩЕЕ ШЖ 12 и 13, схемой 14 задержки,, инверсным 15 и прямым 16 триггерами и двумя схемами И, выходы которых являют- ся выходами широтно -ишхульсного МО- дулятора 6, выход вычитающего счетчика 11 подключен к входу схемы 14 задержки и первым входам первой схемы ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 12 и инверсного триггера 15, выход схемы 14 задержки соединен с первы1 €и входами второй схемы . ИСКПЮ ЧАЮПЩЕ :1ЖИ 13 и прямого триггера 16. Выход делителя частоты подключен к вторым входам первой 12 и второй 13 схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и инверсного 15 и прямого 16 т-ригге- ров, выходы первой схемы ИСКПЮЧАН)- ОЩЕ ИЛИ 12 и инверсного триггера 15

соединены с входами первой схемы И 17, выходы второй схемы ИСКПЮЧАЮПЩ ИЛИ 13 и прямого триггера 16 подключены к входам второй схемы И 18. Позиции на фиг.З отражают работу со ответствуюпщх элементов схемы.

Цифровой электропривод работает следующим образом.

На первый вход цифрового регулятора 4 с задатчиком 5 частоты вращения поступает информация о заданной частоте вращения электропривода На второй вход цифрового регулятора 4 с . .задатчика 3 частоты вращения поступает последовательность иштуль- сов с частотой, зависящей от частоты вращения электропривода.

Цифровой регулятор 4 производит измерение периода, фазового сдвига импульсов, поступающих на его второй вход, расчет фактических значений параметров вргицения, сравнение их с заданными параметрами и формирует сигнал управления величиной N, поступающих в виде параллельного п- разрядного двоичного кода на вход данных гаиротно-импуль сного модуля- iTopa 6„

Этот код переписывается в вычитающей счетчик 11 по спаду сигнала, поступающего на синхронизирующий вход широтно-импульсного .модулято- .ра 6 с выхода управляемого одновиб- ратора 9. При этом старпшй .(п+1)-й разряд вычитающего счетчика 11 устанавливается в состояние 1. На счетный вход вычитающего счетчика 11 непрерывно по ступает импульсный сигнал с частотой f |. с выхода генератора 7, который изменяет состояние вычитающего счетчика 11.

На выходе вычитающего счетчика 11, которым является выход его старшего (n-(-l)-ro разряда, формируется сигнал, момент спада которого сдвинут по фазе относительно момента спада сигнала на синхронизирующем входе на вапичину ,К ,-N, причем К .,

-- . Импульсы с частотой f с выхо -гда генератора поступают также на вхо

делителя 10 частоты с коэффициентом деления 2 , на выходе которого формируются опорные импульсы с периодом

о

° f 7

Сигнал с выхода делителя 10 частоты поступает на второй вход управляемого одновибратора 9, представляющего собой логический одновибратор с переменной длительностью импульса, зависящий от входного напряжения Длительность импульсов на выходе управляемого одновибратора 9 зависит от. величины сигнала связи по току, поступающего на его первый вход от датчика 8 тока. Эта длительность равна

-2. - 1 - V , т 2Ч 5 я

где Ig величина тока якоря электродвигателя 1;

т о 9П ПОСТОЯННЫЙ временной

сдвиг.

Коэффициент К выбирается из условия

м««с То . К i , i г, LO .

С выхода управляемого одновибратора 9 импульсы поступают на сикхро- низирующий вход широтно-импульсного модулятора 6, Моменты спада этих импульсов сдвинуты во времени относи- Тельно фронта опорных импульсов, поступающих на тактовый вход широтио- импульсного модулятора 6, Суммарный временной сдвиг моментов спада сигнала на выходе вычитающего счетчика 11 относительно фронта опорных импульсов составляет

т

i° V т j-w.M 2 о Л 2 - -« 1

Эти сигналы поступают на входы первой схем, ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 12, на вы- ходе которой формируется широтно-, модулированный сигнал с периодом

и длительностью импульсов, равной

/K.,-N - - Вд/о Этот сигнал подается на вход первой схемы И 17, на другой вход которой поступает сигнал, зависящий от знака величины (KiN - - i t)) формируемый инверсным триггером 15, представляющим собой D-триггер с инверсным выходом, путем записи состояния выхода вычитающего счетчика 11 в момент спада опорных импульсов, поступающих на

с

5

0

5

0 г о

его тактовый вход, В случае, если 7 О, на выходе инверсного триггера 15 логический О,и на выходе первой схемы И 17, образующем первый выход широтно-импульсного модулятора 6, сигнал отсутствует. При 1 : О на этом выходе формируется сигнал первой фазы широтно-импульсного модулятора 6.

Для формирования сигнала второй фазы широтно-импульсного модулятора 6 выходной сигнал вычитающего счетчика 1I сдвигается при помощи схемы 14 задержки на время, равное 2. При этом суммарный временной сдвиг моментов спада сигнала на выходе схемы 14 задержки относительно фронта опорных импульсов составляет

р + 0 - К,, + K,N.

Эти сигналы поступают на входы второй схемы ИСКЛЮЧАЮПЩЕ ИЛИ 13. Прямой триггер 16, представляюпщй собой D- триггер с прямым выходом, формирует сигнал,зависящий от знака величины (к ,N - , + ,). Формирование сигнала второй фазы на втором выходе ши- poтнo-и myльcнoгo модулятора 6 происходит аналогично формированию первой фазы о

Введение дополнительного временного сигнала D необходимо для исключения зоны нечувствительности широтно-импульсного модулятора 6 на нулевых значениях N и 1„, При этом максимальная величина сигнала управления не должна превьшать

N

Й- )/К,

0

5

С выхода широтно-импульсного модулятора 6 сигналы первой и второй фазы поступают на первый и второй входы усилителя 2 мощности, представляющего собой мостовую транзисторную схему, который осуществляет регулирование напряжения, подводимого к якорной обмотке электродвигателя 1.

Таким образом, широтно-импульсный модулятор 6 формирует широтно-импульс- ные сигналы, зависящие от величины сигнала управления и сигнала обратной связи по току, с постоянным периодом,

Т

равным -, при этом максимальная задержка сигнала управления и сигнала обратной связи по току в широтно-импульсном модуляторе 6 составляет Т, Введение обратной связи по току якоря электродвигателя 1 путем сдвига моментом записи кода сигнала управления в вичитающий счетчик 11 относительно опорных импульсов позволяет Исключить преобразователь аналогового сигнала обратной связи по току в цифровой и, тем самым, упростить цифровой электропривод. При этом за счет наличия быстродействующей обратной связи по току повышается устойчивость элект :)опривода.

Формула изобретения

Цифровой электропривод, содержащий электродвигатель, подключенный к выходу усилителя мощности, датчик Частоты вращения электродвигателя и датчик тока, подключенный к выходу Усилителя мощности, входы которого соединены с выходами пиротно-импульс- ного модулятора, входы цифрового ре- гулятора соединены с выходами задат -; чика и датчика частоты вращения элект электродвигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнительно введены делитель частоты, вход которого соединен с выходом генератора, управляемый одновибратор управляю0

5

0 5 о

щий вход которого соединен с выходом датчика тока, а запускающий вход соединен с выходом делителя частоты и тактовым входом ииротно-импульсно- го модулятора, широтно-импульсный модулятор снабжен вычитающим счетчиком, вход данных которого соединен с выходом цифрового регулятора, счетный вход подключен к выходу генератора, а вход синхронизации соединен с выходом управляемого одновибратор а, двумя схемами ИСКПЮЧАНШЩЕ ИЛИ, схемой задержки, инверсным и прямым триггерами и двумя схемами И, выходы которых являются выходами широтно-импульсного модулятора,выход вычитающего счетчика подключен к входу схемы задержки и первым входам первой схемы ИСКЛЮЧАЮ ЦЕЕ ИЛИ и инверсного триггера, выход схемы за-. держки соединен с первыми входами второй схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и прямого триггера, вторые входы первой и второй схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и инверсного и прямого триггеров объединены и образуют тактовый вход широтно-импульсного модулятора, выход первой схемы ИСКЛЮЧАЮТЩЕ ИЛИ и инверсного триггера соединен с входом первой схемы И, выходы второй схемы ИСКЛЮЧАЮВ1ЕЕ ИЛИ и прямого триггера подключены к входам второй схемы И.

Фыг.2