Синхронно-синфазный электропривод Советский патент 1989 года по МПК H02P5/16 

f

(21)4353013/24-07

(22)12.10.87

(46) 15.08.89. Бюп. № 30

(71)Ивановский энергетический институт им.В.И.Ленина

(72)М.В.Фалеев, Р.М.Трахтенберг и А.Н.Ширяев

(53)621.316.718.5 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 762119, кл. Н 02 Р 5/16, 1977.

Авторское свидетельство СССР 826539, кл, Н 02 Р 5/16, 1976.

(54)СИНХРО 1НО-СИН ЬАЗНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

(57)Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводам, предназначенным для высокоточного регулирования и стабилизации угловой скорости вала электродвигателя постоянного тока и его положения, и м.б. применено в системах переработки и

передачи текстовой информации, в приводах подач станков с ЧПУ и др. Цель изобретения - повышение точности стабилизации при сохранении быстродействия. Электропривод обеспечивает постоянное взаимное расположение импульсов генератора 6 задающей частоты и датчика 2 обратной связи вне зависимости от момента нагрузки на валу двигателя 1, изменения напряжения питающей сети и влияния различных внешних факторов (температуры, влажности и т.д.). Выходной сигнал усилителя 13 управляет работой управляемого узла 8 задержки, к-рый увеличивает время задержки с ростом напряжения управления. Введение дополнительной связи с выхода инвертора 11 на вход элемента ИСКЛ10ЧАЮГЦЕЕ ИЛИ 12 обеспечивает высокое быстродействие устройства..2 ил.

(Л

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводам, предназначенным для высокоточного регулирования и стабилизации угловой скорости вала электродвигателя постоянного тока и его положения, и может быть применено в системах переработки и передачи текстовой информации, в приводах подач станков с ЧПУ и др. Цель изобретения - повышение точности стабилизации при сохранении быстродействия. Электропривод обеспечивает постоянное взаимное расположение импульсов генератора 6 задающей частоты и датчика 2 обратной связи вне зависимости от момента нагрузки на валу двигателя 1, изменения напряжения питающей сети и влияния различных внешних факторов (температуры, влажности и т.д.). Выходной сигнал усилителя 13 управляет работой управляемого узла 8 задержки, который увеличивает время задержки с ростом напряжения управления. Введение дополнительной связи с выхода инвертора 11 на вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 обеспечивает высокое быстродействие устройства. 2 ил.

СП

о

ND

срие.1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к злектроприводам, предназначенным для высокоточного регулирования и стабилизации угловой скорости вала электродвигателя постоянного тока и его положения, и может быть применено в системах переработки и передачи текстовой информации, в приводах подач станков с ЧПУ и др.

Цель изобретения - повышение точности стабилизации при сохранении быстродействия.

На Лиг. 1 приведена блок-схема электропривода; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Синхронно-синфазный электропривод содержит электродвигатель 1 постоянного тока с частотным датчиком 2 скорости, выходом соединенным с входом формирователя 3 импульсов, выход которого подключен к входу фазового дискриминатора 4. Силовой преобразователь 5 выходом подключен к якорной обмотке электродвигателя 1 постоянного тока. Генератор 6 задающей частоты выходом соединен с вторым входом фазового дискриминатора 4. Одновибратор 7 входом соединен с выходом генератора 6 задающей частоты, а выходом подключен к первому входу управляемого узла 8 задержки и первому входу первого элемента ИСКЛОЧАЮ- ЩЕЕ ИЛИ 9, второй вход которого соединен с выходом фазового дискриминатора А и первым входом тристабильно- го элемента 10. Второй вход триста- бильного элемента 10 через инвертор 11 подключен к выходу первого элемента ИСКЛЮЧА ОПР:Е или 9 и первому

входу второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12, выходом соединенным с входом силового преобразователя 5. Второй вход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 подключен к выходу управляемого узла 8 задержки, второй вход которого подключен к выходу операционного усилителя 13 и одному выводу конденсатора 14. Другой вывод конденсатора 14 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 13 и, через первый резистор 15 - с выходом тристабильного элемента 10 и одним выводом второго резистора 16 Другой вывод второго резистора 16 подключен к выходу источника 17 напряжения смещения и неинвертирующему входу пперационного усилителя 13,

Электропривод работает следующим образом.

С выхода частотного датчика 2 скорости через формирователь 3 на вход фазового дискриминатора 4 поступают импульсы с частотой fo,, пропорциональной скорости вращения вала электродвигателя 1. На другой вход фазового

дискриминатора 3 поступают импульсы частоты fe задающего генератора 6. Фазовый дискриминатор 4 выявляет разность фаз часто-гных сигналов задающего генератора 6 - f и формирователя fj. Эта разность фаз пропорп 1- ональна величине уг ла поворота вала двигателя 1 относительяо задаваемого генератором 6 положения. Каждый импульс задающего генератора 6 напускает одновибратор 7, длительность импульса которого меньше периода acтoты ft, . Уадни фронт импульса одновибратора 7 ос% ществляет синхронизацию управляемого узла 8 задержки. Сигналы с имхода фа зовете дискриминатора 4 д.чите.чьностью t суммируются На элементе ИСЮПОЧАЮ- I lEI ИЛИ 9 с выходным им1тулр,сом од- нонибратора 7 длительн(Н 1 ью 1 , На

выходе элемента 9 при ятом формируется импульс, длительность которого tg определяется как

Ч

- t.

(1)

После прохождения через инвертор 11 импульс поступает на вход тристабильного элемента 10 и разрешает прохождение сит нгша г выхода фазового дискриминатора 4 через элемент 10 и резистор 15 на вход операционного усилителя 13. Величина входного сигнала vfj для усилителя 13 определяется как

vfi V,T - V для t,, t;; (2) V, - V, - V° для t t,, (3)

где V(7 - напряжение источника на- 50пряжения смещения 17;

иУ - напряжения 1 и О

на

выходе элемента 10;

T(1/ff, - период частоты генератора 6 задающей частоты.

Из (2) и (3) следует, что в зависимости от соотношения длите. тьностей выходного сигнала дискрнминатяра 4 и одновибратора 7 на вхши- ycnjniTe

ля 13 появляется положительное или отрицательное напряжение, что приводит к уменьшению или увеличению его выходного напряжения %j ,

При наличии сигнала О на выходе элемента 9 выходы тристабильного элемента 10 находятся в высокоимпеданс- ном состоянии и, слрдогательно, напряжения на неинвертирующек и инвертирующем входах усилителя 13, соединенных через резисторы 15 и 16, равны. Усилитель Г, в ijeiib i 6parfKni связи которого включен конденсатор 14, поддерживав неизменным напряжение на выходр,

Йькодной сигнал гси чителя 13 управляет работой управляемого узла задержки 8, которым работает следующим образом. При появлении заднего фронта импульса одновибратора 7 ))а выходр узла 8 задержки устанавлива- 1

ется сигнал

через некоторый про

межуток времени, определяемый величиной сигнала я входе узла 8 задержки, 25 сигнал с выхода инвертора t1, кона его вьгходе устанавливается сигнал О, причем с ростом напряжения управления величина задержки увеличивается. Узел 8 зад-ержки подключен через элемент 12 к силовому преобразователю 5 таким образом, что уменьшение длительности импульса tg приводит к росту напряжения на двигателе 1. 1

Сигнал с выхода узла 8 задержки

поступает на один из входов элемента ИСК:1ЮЧтПЕЕ ШШ 12, где суммируется с выходным сигналом инвертора 11. На выходе элемента 12 присутствуют импульсы, длительность которых t,9 определяется как

t

ta

(t;, - t)

После усиления силовым преобразователем 5 эти сигналь; поступают на двигатель 1. Установившееся состояние достигается только в том случае, если выполняется условие

t7,

что свидетельствует о том, что в установившемся режиме работы импульсы датчика 2 скорости жестко привязаны к заднему фр1..нту импульсов одновибратора 7, а следовательно, и к импульсам ге}1ератора 6 задающей частоты. Этот режим работы электропри

вода представлен на фиг. 2, участок I.

Изменение условий работы привода, например, увеличение нагрузки на валу двигателя 1, приводит к уменьшению его скорости. При этом импульсы с датчика 2 скорости, сформированные формирователем 3, начинают отставать от импульсов генератора 6 задающей частоты, что приводит к увеличению длительности импульса с выхода фаэо- ПО1о дискриминатора. При этом на выходе элемента 10 появляются импульсы 1, Что приводит к постоянному уменьшению напряжения на выходе усилителя 13, а сл повательно, уменьшению длительности импульсов узла 8 :з здержки. Этот процесс является мед- ленным вследствие относительно большой постоянной времени Т,, усили те- ля 13. Для увеличения быстродействия устройства на вход силового преобразователя 5 через элемент 12 поступа

торый в течение того промежутка вре- , когда усилитель 13 только :ачинает отрабатывать внешнее воз- л йствие, увеличивает длительность им;;ульсов на входе силового преобразователя 5, что приводит к быстрому росту напряжения на двигателе 1 и ci o интенсивному возврату в исходное положение (фиг.2, участок II). По мере уменьшения напряжения с усили- теля 13 увеличивается доля напряжения, подаваемого на двигатель 1 от усилителя 13, а величина рассогласования частот f и fj стремится к длительности импульса одновибратора 7.

В случае резкого уменьшения момента нагрузки на валу двигателя 1, когда импульсы с датчика 2 скорости

д5 начинают опережать импульсы генератора 6 задающей частоты (фиг. 2, участок III) устройство работает почти аналогично, только в этом случае импульсы длительностью (t-f-t4)

5Q вычитаются из имульсов с выхода узла 8 задержки, что приводит к peзкo fy уменьшению напряжения, подаваемого через силовой преобразователь 5 на двигатель 1.

Устройство обеспечивает постоянное взаимное расположение импульсов генератора 6 задающей частоты и датчика 2 обратной связи вне зависимости от момента нагрузки на валу дви55

гателя 1, изменения напряжения питающей сети и влияния различных внешних факторов (температуры, влажности и т.д.). Введение дополнительной связи с выхода инвертора 11 на вход элемента ИСКЛ10ЧАЮ1 1ЕЕ ИЛИ 12 обеспечивает высокой быстродействие устройства.

Формула изобретения

Синхронно-синфазньш электропривод содержащий электродвигатель постоянного тока с частотным датчиком скорости, выходом соединенным с входом формирователя импульсов, выход которого подключен к входу фазовохо дискриминатора, силовой преобразователь выходом подключенный к якорной обмотке электродпигателя постоянного тока генератор задающей частоты, выход которого соединен с вторым входом фазового дискриминатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации при сохранении быстродействия, в него введены инвертор, два элемента ИСКЛЮЧАЮП1ЕЕ ИЛИ, тристабильный элемент, операционный усилитель, управляемый узел

задержки, источник напряжения смещения, два резистора, конденсатор и одновибратор, вход которого соединен с выходом генератора задающей частоты, а выход подключен к первому входу управляемого уола задержки и первому входу первого элемента ИСКЛЮЧА- ЮИ ЕЕ ИЛИ. второй вход которого соединен с выходом фазового дискриминатора и первым Bxci;t.oM трнстабпльного элемента, к Biojvri iy которого через иинертор ис К-иючеи вь ход первого элемента И(ЖJl;0.}i1ШKE Р5ЛИ н 11е;1ный вход нторого элемента HCKjroH JOIi EE ИЛИ, выход которого соедиисч с входом силового преобразователя, а второй вход - с выходом управляемого узла задержки, второй вход которого подключен к выходу операционнот-о усилителя и одному выводу конде са- тора, другой вывод которого соединен с инвертируюпщм входом операционного усилителя и черв первый реянстор - с выходом тристабильного элемента и одним выводом второго резистора, другим выводом подключенным к выходу источника напряжения смешения и не- инвертирующему входу оп(г:рацион}юго усилителя.