Устройство для регулирования частоты вращения двигателя Советский патент 1989 года по МПК H02P6/08 

( со ю

4i 41:11

to

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводу, и может быть использовано в системах стабильного вращения с вентильными электродвигателями при звуко-, видеозаписи, радионавигации. Целью изобретения является повышение точности релейно-фазового устройства для регулирования частоты вращения путем повышения достоверности информации о реальном значении частоты вращения. С этой целью в структуру устройства введены два выявителя рассогласования 3,4 отдельно по импульсам при отключенном питании и по импульсам при включенном питании, что позволяет использовать каждый импульс датчика ЭДС вращения 2, исключить влияние искажения и повысить в два раза частоту регулирования.

Фаг. 1

10

15

20

25

3 1492АД2

Изобретение относится к злектро- технике, а именно к электроприводу, и может быть использовано п системах стабильного вращения с вентильными электродвигателями, при звуко-, видеозаписи, радионавигации и т.д.

Цель изобретения - повышение точности устройства для регулирования частоты вращения электродвигателя путем повышения достоверности.информации о реальном значении частоты вращения.

На фиг.1 представлена функциональная блок-схема устройства для регулирования частоты вращения электродвигателя; на фиг,2 - блок-схема выявителя рассогласования.

Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, датчик 2 частоты вращения, контролирующий моменты перехода ЭДС вращения в обмотках статора через нуль, выявители 3 и 4 рассогласования (RP), элементы ИЛИ 5-7, элементы И 8 и 9 и RS-триггер 10, причем выход датчика 2 подключен к вторым входам выявителер 3 и 4

рассогласования и элементов И 8 и 9, выход генератора 1 подключен к первым входам ВР 3 и 4, выходы выявителей 3 и 4 рассогласования подключены к соответствуюпшм входам элемента ИЛИ 5, выходы которого подключены к первым входам элементов И 8 и 9 соответственно, выход элемента И 8 подключен 35 выходе устанавливается к первому входу элемента ИЛИ 6, на второй вход которого подан сигнал пуска двигателя U„ и выход которого подключен к S-входу триггера 10, выход элемента И 9 подключен к перво- 40 му входу элемента ИЛИ 7, на второй вход которого подан сигнал остановки двигателя Г дет и вькод которого подключен к R-входу триггера 10, прямой и инверсный выходы триггера 10 подключены к третьим входам ВР 3 и 4 соответственно, а сигнал для управления двигателем снят с прямого выхода триггера 10, Выявители рассогласования 3 и 4 имеют одинаковую структуру (фиг,2) и содержат делитель 11 частоты, элементы И 12 и 13, двухразрядные реверсивные счетчики 14 и 15 и элементы ИЛИ 16 и 17, причем вход делителя частоты являет- j ся первым входом выявителя рассогласования. Первый вход первого элемента И, соединенного с суммирующим входом второго счетчика, образуе т

30

45

50

второй вход выявителя ния, а третий его вход вторыми входами первог элементов И, выход эле ключен к входам сброса частоты и реверсивных и 15, выход делителя 1 ключен к суммирующему ного счетчика 14, выход ряда реверсивного счет ключен к вычитающим вх 14 и 15, инверсный выхо ряда счетчика 14 и выхо разряда счетчика 15 под входам элемента ИЛИ 16 выход которого подключ входу элемента И.П11 17, разряда счетчика 14 под рому входу элемента ИЛИ которого подключен к п элемента И 13, а выход выявителя рассогласован хода элемента И 13.

Устройство для регул тоты вращения электрод тает следующим образом

В исходном состоянии значение Логическая ец выходе триггера 10 уст чение Логический нуль обесточен. При снятии и появлении короткого триггер 10 переклю

Логическая единица , ключается к источнику нает раскручиваться, н ка 2 частоты врап1ения импульсы с частотой fa нии ЭДС вращения в обм через нуль. Период им чика 2 сравнивается с рассогласования (так к выходе триггера 10 в установлено значение Л нуль, выход выявител сования блокирован эти его выходе установлено гический нуль) с пер импульсов, которые пол делении частоты импуль ра 1 импульсов заполне

fj в делителе 11 часто 3 рассогласования. Есл делителя 11 частоты вы согласования поступает чика 14 выявителя 3 ра раньше, чем импульс от

0

5

0

5

5 выходе устанавливается 0

0

5

0

второй вход выявителя рассогласования, а третий его вход образован вторыми входами первого и второго элементов И, выход элемента И 12 подключен к входам сброса делителя 11 частоты и реверсивных счетчикон 14 и 15, выход делителя 11 частоты подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика 14, выход второго разряда реверсивного счетчика 15 подключен к вычитающим входам счетчиков 14 и 15, инверсный выход первого разряда счетчика 14 и выход первого разряда счетчика 15 подключены к входам элемента ИЛИ 16, инверсный выход которого подключен к первому входу элемента И.П11 17, выход второго разряда счетчика 14 подключен к второму входу элемента ИЛИ 17, выход которого подключен к первому входу элемента И 13, а выходной сигнал выявителя рассогласования снят с выхода элемента И 13.

Устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя работает следующим образом.

В исходном состоянии ост имеет значение Логическая , на выходе триггера 10 установлено значение Логический нуль и двигатель обесточен. При снятии сигнала Г р, 1 и появлении короткого импульса U триггер 10 переключается, на его

значение

Логическая единица , Двигатель подключается к источнику питания и начинает раскручиваться, на выходе датчика 2 частоты врап1ения вырабатываются импульсы с частотой fa при прохождении ЭДС вращения в обмотках статора через нуль. Период импульсов от датчика 2 сравнивается с выявителя 3 рассогласования (так как наиииерсном выходе триггера 10 в этот момент установлено значение Логический нуль, выход выявителя 4 рассогласования блокирован этим сигналом и на его выходе установлено значение Логический нуль) с периодом эталонных импульсов, которые получаются при делении частоты импульсов от генератора 1 импульсов заполнения с частотой

выходе устанавливается

fj в делителе 11 частоты выявителя 3 рассогласования. Если импульс от делителя 11 частоты выявителя 3 рассогласования поступает на вход счетчика 14 выявителя 3 рассогласования раньше, чем импульс от датчика 2

5I

частоты вращения по второму входу пыявителя 3 рассогласования поступает на суммирующий вход счетчика вы- явитрля 15 ВР 3, то на выходе эле- менд-а HJM 17 появляется сигнал, имеющий значение Логическая единица, который проходит через элемент ИЛИ 5 на первый вход элемента И 8.

При поступлении импульса от датчи ка 2 этот сигнал в форме короткого импульса проходит на вход установки единицы триггера 10, подтверждая установку выходного сигнала устройства в единичное значение до прихода следующего импульса от датчика 2 частоты вращения. При этом импульс от датчика 2 пришел на фоне единичного сигнала на третьем входе выявителя рассогласования (т.е. при значе- НИИ Логическая единица на выходе триггера 10 для выявителя 3 рассогласования и значение Логический нуль для выявителя 4 рассогласования, то на выходе элемента И 12 вырабатывает ся единичный сигнал, сбрасывающий по заднему фронту делитель 11 частоты и счетчики 14 и 15 (т.е. устанавливающий выходные сигналы этих элементов в состоянии Логический нуль) соответствующего выявителя рассогласования.

Если к моменту прихода импульса от датчика 2 на выходе элемента И 13 выявителя 3 рассогласования будет значение Логический нуль, то это означает, что период импульса от датчика 2 стал MeHbpje эталонного периода. Тогда единичный сигнал с инверсного выхода элемента НИИ 5 в форме короткого единичного импуль- сп, проходя через элементы И 9 и ИЛИ 7 на R-вход триггера 10, переводит выходной сигнал устройства в состояние Логический нуль, т.е. двигатель отключается от источника питания.

При этом все время, когда на выходе триггера 10 присутствует единичный сигнал, в выявителе 4 рассогласования выход заблокирован, счетчик 15 выявителя 4 рассогласования осу- 1чествляет подсчет чужих импульсов (импульсов, поступающих на вход выявителя 4 рассогласования от датчика 2 на фоне единичного сигнала на вы- ходе триггера 10), причем, как только число импульсов становится равным двум, по сигналу с выхода второго разряда счетчика 15 из обоих счетчи42

KiiB 14 и 15 вычитается единица. Счетчик 15 осу1чествляет подсчет колчества эталонных периодов. Поэтому к моменту переключения триггер 10 в счетчике 15 будет записано число эталонных периодов от момента постуления последнего своего импульса (импульса, который поступил от датчика 2 на фоне нуля на выходе триггера 10) до момента поступления последнего чужого импульса за вычетом числа эталонных периодов, равного количеству чужих импульсов от датчика 2, вызвавших вычитание единицы из обоих счетчиков 14 и 15.

С момента переключения триггера 10 в состояние Логический нуль сравнение интервалов времени осуществляется ВР 4, причем сигнал на его выходе выставляется равным единице только в том случае, если число, записанное в счетчике 14, по крайней мере, на единицу больше числа,записанного в счетчике 15 (а в счетчике 15 могут быть записаны только О и 1, так как при числе,равном двум, происходит вычитание единицы из обоих счетчиков). После прихода своего импульса сигнал о соотногае- нии временных интервалов проходит на один из входов триггера 10, вызывая его переключение либо подтверждения дальнейшее его пребывание в том же состоянии.

В дальнейшем система выходит на установившийся режим, при котором несколько периодов включеннного состояния триггера 10 периодически чередуются с несколькими периодами отключенного состояния.

Таким образом, предложенное выполнение узла регулирования позволяет в сравнении с известным решением, предусматривающим использование ре- лейно-фазового регулятора с датчиком частоты вращения построенном на базе датчика ЗДС вращения получить более высокую точность регулирования. Это достигается за счет устранения искажений в импульсном сигнале частоты вращения, вызванных наличием магнитной связи между обмотками статора и релейной работой регулятора и за счет уменьшения периода информационного опроса системы по частоте вращения до минимального возможного, равного периоду сигнала датчика ЭДС вращения.

Формула изобретени

Устройство для регухгирования чяс- тоты рр,ч че}1ия двигателя, содержащее генератор импульсов заполнения эталонного периода, датчик частоты вращения, первый и второй элементы И и RS-триггер, S- и R-входы которого связаны с выходами первого и второго элементов ИЛИ соответственно, выход датчика частоты вращения связан с вторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подклк че ны к первым входам первого и второго элементов ИЛИ соответственно, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с блоком пуска электродвигателя, второй вход второго элемента ШИ - с блоком торможения двигателя, отличающееся тем, что, с цепью повышения точности регулирования частоты вращения, введены третий элемент ИЛИ, первый и второй выявители рассогласования, каждый из которых выполнен в виде блока сранения временных интервалов и составлен из делителя частоты, первого и второго элементов И, первого и второго элементов ИЛИ, и первого и второ- го двухразрядных реверсивных счетчиков, причем вход делителя частоты образует первый вход выявителя рассогласования, первый вход первого элемента И, соединенный с суммирующим входом второго счетчика, образует второй вход выявителя рассогласования, а третий его вход образован

0

5 О

0

5

5

(.бъелинннньрчи FMHIIMMH ихолами иершчч и BTcipcirc) -j. И, fiiixci/i пернсич элемента II подключен к входам сброса первого и второго гчетчиков и делителя частоты, выход де.чителя частоты подключен к суммирующему входу первого счетчика, выход второго разряда второго счетчика подк.чючен к вычи- таюищм входам укачанных счетчиков, инверсный выход первого разряда первого счетчика и выход первого разряда второго счетчика подключены к входам первого элемента ИЛИ, выход второго разряда первого счетчика и инверсный выход первого элемента ИЛИ подключены к входам второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу второго элемента И, а выходом выявителя paccoi-ласования служит вьГход второго элемента И, причем выходы первого и второго выявителей рассогласования подключены к входам третьего элемента ИПИ, прямой и инверсный выходы которого соединены с первыми входами первого и второго элементов И соответственно, генератор импульсов заполнения соединен с первыми входами первого и второго выявителей рассогласования, к вторым входам которых подключен выход датчика частоты вращения, прямой и инверсный выходы триггера подключены к третьим входам первого и второго выявителей рассогласования соответственно, при этом прямой выход триггера является выходом устройства для регулирования частоты вращения.