Цифровой электропривод Советский патент 1989 года по МПК H02P5/06 

F

4 СД

CD 05 О5

7 Ц 8

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цифровом электроприводе с широким диапазоном стабилизируемых скоростей. Цель изобретения - повышение точности стабилизации скорости и быстродействия за счет обеспечения программноуправляемого регулирования тока двигателя. Поставленная цель достигается за счет применения дешифратора 6, позволяющего оценить величину отклонения стабилизируемого параметра от номинала и в зависимости от этого изменить содержимое реверсивного счетчика 9 на единицу или на два за один цикл измерения. Если отклонение равно нулю, содержимое счетчика 9 не изменяется. Таким образом при сохранении закона регулирования повышается точность и динамические параметры электропривода. 13 ил.

Фие.1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цифровом электроприводе с широким диапазоном стабилизируемых скоростей.

Цель изобретения - повьапение точ- ; нести стабилизации скорости и быстро- ; действия за счет обеспечения програм- I мно-управляемого регулирования тока I двигателя.

I На фиг.1 приведена блок-схема циф- j рового электропривода на фиг.2 - I функциональная схема формирователя ; импульсов; на фиг.З - схема счетчика i импульсов; на фиг.4 - схема дешифра- I тора; на фиг.5 - таблица размещения I зон адресов и зон команд дешифрато- i pa; на фиг.6 - схема запоминающего I регистра; на фиг.7 - схема .узла уп- I равления; на фиг.8 - схема реверсив- ного счетчика; на фиг.9 - схема эле- I мента сравнения; на фиг.10 - схема I ключевого элемента; на фиг.. 11 - вре- I менные диаграммы работы цифрового электропривода в номинальном режиме i Скорость равна заданной ; на фиг. 12- временные диаграммы работы электро- : привода в режиме Скорость вращения меньше номинальной ; на фиг.13 - временные диаграммы работы электропри- вода в режиме Скорость вращения незначительно выше номинальной.

Цифровой электропривод (фиг.1) содержит электродвигатель 1 с датчиком 2 скорости, задающий генератор 3, формирователь 4 импульсов с тремя выходами, счетчик 5, дешифратор 6, запоминающий регистр 7, узел 8 управления, реверсивный счетчик 9, элемен 10 сравнения,ключевой элемент 11. Электропривод имеет выходы 12-14 и входы 15-22 узла управления.

При этом вход формирователя 4 импульсов подключен к выходу датчика

2скорости, первый выход формирователя 4 импульсов соединен со сбрасывающим входом счетчика 5, второй выход формирователя 4 импульсов соединен с первым и пятым входами узла 8 управ- ления и записывающим входом запоминающего регистра 7, третий выход формирователя импульсов соединен с третьим и сед.ьмым входами узла 8 управления, выход задающего генератора

3подключен к счетному входу счетчика 5, информационные выходы которого соединены с в ходами дешифратора 6 и первой группой входов элемента

10 сравнения, информацион 1ые входы запоминающего регистра 7 подключены к группе выходов дешифратора 6, а выходы запоминающего регистра 7 подключены cooTBevcTBeHHo к второму, четвертому, шестому и восьмому входам узла 8 управления, первый выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 9, а второй выход соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 9, при это информационные вьпсоды реверсивного счетчика подключены к второй группе входов элемента 10 сравнения, выход которого соединен с входом ключевого элемента 11.

Формирователь импульсов 4 (фиг.2) содержит триггеры 23-25, элементы НЕ 26-31,элемент ИЛИ 32 и предназначен для формирования трех групп импульсов 12-14, которые производят следующие операции: 12 - обнуление счетчика 5, 13 - запись информации с выхода дешифратора 6 в запоминающий регистр 7, 14 - формирование двух уровней управления на входе узла 8 управления в виде одиночного и сдвоенного импульсов,

Счетчик 5 может быть выполнен, например, на элементах 33 и 34.

Микропрограмма, записанная в дешифраторе 6, позволяет осуществить плавный разгон двигателя до номинальной скорости и поддержание номинальной скорости с заданной точностью путем программно-управляемого регулирования тока двигателя. Микропрограмма, записанная в дешифраторе 6, включает в себя следующие команды; а - поддержание тока дви- г.ателя на имеющемся уровне (скорость вращения двигателя номинальная); б - незначительное увеличение тока двигателя (скорость вращения незначительно ниже номинальной 1,5( ) 0,66сО ; в - незначительное уменьшение тока двигателя (скорость вращения незначительно вьпае номинальной (,) : 0,66() ; г - увеличение тока двигателя (скорость вращения ниже номинальной (Уф-У „о) 1,5 ); д - уменьшение тока двигателя (скорость вращения двигателя вьшзе номинальной ( ц ) 1 5 ); е - защитная зона.

Команды б, в, г, ид представляют собой сочетание логической 1, записанной в одном из разрядой б -Q1

(-А„)

АН-

ся отношение А,

где

Т

В

перив - Q3, T- Q2 и д - Q4 дешифратора 6 и логического О, записанных в остальных разрядах дешифратора 6. Середина зоны адресов команды а определяется соотношением

3

при этом должно выполнять IB

н т;

од импульсов датчика скорости, соответствующий номинальной скорости вращения, двигателя, Т г - период импульсов заданного генератора 3.

Ширина зоны адресов команд а, б

2 и в равна 2 Л, где Л --- . Увеличение ширины зоны команд может привести к снижению быстродействия ( ны команд б и в) и накоплению статической . ошибки (зона а), а уменьшение ширины зоны приводит к появлению автоколебаний при достижении номи- нальной скорости цифрового электропривода.

Для поддержания требуемой скорости вращения с погрешностью разрядности входа (адреса) дешифратора 6 должна быть равна А 1 ,2 А„, а разрядность выхода (длина слова) дешифратора 6 должна быть равна 2т, где m - количество уройней управления на входе узла 8 управления.

Узел 8 управления (фиг.7) состоит из группы входов 15-22 и из элементов И-ШШ-НЕ 35-36,

Реверсивный счетчик 9 (фиг.8) можно реализовать на счетчиках 37 и 38, резисторе 39 и конденсаторе 40.

Элемент сравнения 10 можно реализовать на цифровых компараторах 41 и 42 (фиг.9).

Ключевой элемент 11 (фиг.10) состоит из элемента 2И 43, диода 44, резисторов 45 и 46, диода 47, конденсатора 48, транзистора 49.

Цифровой электропривод работает следующим образом.

В момент включения в старший разряд реверсивного счетчика 9 записывается логическая 1, в другие разряды - логический О, одновременно от задающего генератора 3 запускается счетчик 5.

Сигналы с выхода реверсивного счетчика 9 (фиг,11м, Т2м и 13м) и i счетчика 5 сравниваются на элементе 10 сравнения, с выхода которого выдается импульс (фиг.11н, 12н и 13н)

10

15

20

25

959666

на ключевой элемеиг 1 1. Длительность импульса определяется моментом сравнения чисел на выходах счётчиков 5 и 9 и импульсов с формирователя 4 импульсов, сбрасывающих счетчик 5 в О.

Ключевой элемент 11 подключает электродвигатель 1 к источнику питания. Электродвигатель 1 начинает вращаться и с датчика 2 скорости на вход формирователя 4 импульсов поступают импульсы, пропорциональные скорости вращения двигателя 1 (фиг.11 а, 12а и 13а),

По поступлению группы импульсов с формирователя 4 импульсов происходит запись в запоминающий регистр 7 выходных сигналов с дешифратора 6 (фиг,11е,ж,з,и). Одновременно с формирователя 4 импульсов на узел 8 управления приходят сигналы одиночного (фиг,116, 126 и 136) и сдвоенного импульсов (фиг,11 в, 12в и 13в) и в соответствии с сигналами на выходе запоминающего регистра 7 они поступают на входы реверсивного счетчика 9 (фиг.11 к,л), изменяя его выходное число на единицу (фиг,13м) или двойку (фиг.12м) в зависимости от направления и величины отклонения от номинальной скорости.

На первоначальном неуправляемом участке разгона (до 1/3 номинальной скорости) изменение числа в реверсивном счетчике 9 может не соответствовать реальной ситуации, С целью сокращения этого участка и сохранения плавности разгона в дешифраторе 6 предусмотрены защитные зоны Г2 и Е, используемые при переполнении счетчика 5.

Неуправляемый разгон цифрового электропривода заканчивается выходом окончания счета счетчиком 5 в зоне Г2 (скорость ниже номинального значения), В этом режиме при увеличении числа на вьсходе реверсивного счетчика 9 (фиг а 12м) изменяется и длительность сигнала на выходе сравнива-. ющего элемента 10 (фиг,12н) и тем самым увеличивается длительность импульса на ключевом элементе 11, что приводит к увеличению тока двигателя 1 и к увеличению скорости.его вращения.

Когда скорость достигает номинального значения (или отклонение скорости от заданной величины не превышает

30

35

40

45

50

55

2/3 допустимого отклонения), то значение числа в реверсивном счетчике 9 Кфиг.11м), а следовательно, и среднее значение тока,., протекающего через электродвигатель 1, остается неизменным.

В случае увеличения скорости элек- ;тродвигателя 1- происходит уменьшение :числа на выходе реверсивного счетчи- ;ка 9 (фиг.13м), уменьшается длитель- |ность импульса на ключевом элементе |11 (фиг,13н), что приводит к умень- шеншо скорости вращения двигателя 1. IJ На фиг.11г, 12г и 13г и фиг.Пд, |12д и 13д показаны, соответственно, Iимпульсы на выходе 12 блока 4, на I выходе счетчика 5.

I При отклонении скорости от номи- |нальной на величину от 0,66 до 1,5 I число на выходе реверсивного счетчи- |ка 9 меняется на 1, при отклонении :скорости на величину свыше 1,5 число ;на выходе реверсивного счетчика 9 меняется на два.

Такое управление реверсивным счетчиком. 9 позволяет сочетать быстродействие привода при больших отклонениях скорости при разгоне или значительных внешних воздействиях (на- пример, скачкообразном изменении напряжения питания электродвигателя 1) с высокой точностью стабилизации скорости при условии отсутствия значительных внешних воздействий.

Предлагаемый объем оборудования цифрового электропривода является минимальным. При использовании в качестве дешифратора 6 микросхемы емкостью 256-4-разрядных слов и характеристиками , разряда достигается точность поддержания номинальной скорости с 1,2-1,5%.

Для повьштения точности стабилизации должен быть увеличен объем памяти микросхемы ПЗУ, используемой в качестве дешифратора, увеличено число уровней управления формирователя 4 импульсов и, соответственно, уве

«

5

5

личено число разрядов запоминающего j регистра 7 и узла 8 управления.

Формула из о б р е т е н и я

Цифровой электроприводj содержащий электродвигатель с датчиком скорости, задающий генератор, дешифратор, реверсивный счетчик, ключевой элемент, к выходу которого подключен электродвигатель, отличающийся тем, что, с целью повьш1е- ния точности стабилизации и быстродействия за счет обеспечения программно-управляемого регулирования тока двигателя, в него введены формирователь импульсов, счетчик, запоминающий регистр, узел управления, элемент сравнения, при этом вход формирователя импульсов подключен к выходу датчика скорости, первый выход формирователя импульсов со.единен со сбрасывающим входом счетчика, второй выход формирователя импульсов - с первым и пятым входами узла управления и с записывающим входом запоминающего регистра, третий выход формирователя импульсов - с третьим и седьмым входами узла управления, выход задающего генератора подключен к счетному входу счетчика, информационные выходы которого соединены с входами дешифратора и первой группой входов элемента сравнения, информационные входы запоминающего регистра подключены к группе выходов дешифратора, выходы запоминающего регистра - соответственно к второму, четвертому, шестому и восьмому входам узла управления, первый выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, а второй выход - с вычитающим входом реверсивного счетчика, при этом информационные .выходы реверсивного счетчика подключены к второй группе входов элемента сравнения, выход которого соединен с входом ключевого элемента.

Фие.З

фие.

Зоны

. АО (начальный аерёС)

Фие.5

Фиг. 7

Фие.8

3/0

8м.

Фиг. Ю

Фиг-11

ari

пп

и к

П,

м

TI

Фие.13

Редактор М.Вланар

Составитель А.Палагутин

Техред М.Ходанич Корректор Н.Гунько

Заказ 4285/55

Тираж 550

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фив.П

п

TL

ПП

Л

Л

ГТ

и

t

Подписное