Электропривод постоянного тока Советский патент 1991 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводам со стабилизированной скоростью.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого электропривода; на фиг. 2 - диаграммы его работы.

Электропривод содержит электродвигатель 1 с импульсным датчиком 2 скорости, последовательно соединенные дифференцирующий узел 3, ждущий мультивибратор 4 и блок 5 сравнения частот. Второй вход блока 5 сравнения частот подключен к выходу импульсного датчика 2 скорости и входу дифференцирующего узла 3. Генератор 6 импульсов выходом соединен с вторым входом ждущего мультивибратора 4. Импульс- ный датчик 2 скорости снабжен инвертирующим выходом, подключенным к

входу второго дифференцирующего узла 7, выход которого подключен к первому входу второго ждущего мультивибратора 8. Второй вход мультивибратора 8 соединен с выходом генератора 6 импульсов, а выход подключен к первому входу второго блока 9 сравнения частот, второй вход которого соединен с входом второго дифференцирующего узла 7, Первые выходы блоков 5, 9 сравнения частот подключены соответственно к первым входам элементов 2 ИЛИ 10, 11, вторые входы которых подключены соответственно к вторым выходам блоков 5, 9 сравнения частот Выход первого элемента 2 ИЛИ 10 соединен с первым входом элемента 2 ИЛИ-НЕ 12 и входом установки в единицу триггера 13 Выход второго элемента 2 ИЛИ 11 подключен к второму входу элемента 2 ИЛИ-НЕ 12 и входу установки в нультриггера 13 Выход элемента 2 ИЛИ-НЕ

О

ю VI ю со

00

12 соединен с входом разрешения счета реверсивного счетчика 14, вход установки режима счета которого соединен с выходом триггера 13, а вход синхронизации подключен к выходу элемента 2 И 15, Первый вход элемента 2И 15 соединен с выходом генератора 16 эталонных импульсов, а второй вход подключен к выходу переноса реверсивного счетчика 14, информационным выходом подключенного к входу преобразователя 17 код - ШИМ, выход которого через усилитель 18 мощности подключен к якорной обмотке электродвигателя 1. Ждущий мультивибратор 4 (8) выполнен в виде счетчика 19 и триггера 20, вход установки в единицу которого является первым входом мультивибратора и соединен с входом сброса счетчика 19, вход разрешения счета которого подключен к выходу триггера 20 и является выходом мультивибратора. Выход счетчика 19 подключен к входу установки в нуль триггера 20. Вход синхронизации счетчика 19 является вторым входом мультивибратора.

Импульсный датчик 2 скорости может быть выполнен, например, в виде синусно- косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ) 21 с формирователем 22 на выходе.

Электропривод работает следующим образом.

Включение электропривода осуществляется подачей на него напряжения питания. Датчик 2 скорости (СКВТ) выдает напряжение, соответствующее положению вала двигателя 1, Формирователь 22 импульсов реализован на компараторе и имеет на первом выходе сигнал Лог.1, если входное напряжение положительное, и сигнал Лог. О, если входное напряжение отрицательное, второй выход формирователя 22 импульсов инвертируется по отношению к первому. В зависимости от положения СКВТ 21 на одном из выходов формирователя 22 импульсов устанавливается сигнал Лог.1, а на другом - Лог. О. Предположим, что на первом выходе формирователя 22 импульсов - сигнал Лог 1, а на втором - Лог. О. Сигнал Лог. 1 с первого выхода формирователя 22 импульсов поступает на второй вход блока 5 сравнения частот, на первый вход которого поступает сигнал Лог. О с выхода триггера 20, который по включении питания установлен в нулевое положение. При этом на первом выходе первого блока 5 сравнения частот возникает сигнал Лог. 1, который через первый элемент 2ИЛИ 10 устанавливает элемент 2ИЛИ-НЕ 12 в нулевое положение, триггер 13 устанавливается в единичное состояние

При этом реверсивный счетчик 14 начинает работать на сложение. Код с его выхода поступает на преобразователь 17 код - ШИМ, сигнал с которого через усилитель 18 мощ- ности поступает на двигатель 1, который начинает вращаться.

В динамике электропривод работает следующим образом.

Сигнал СКВТ 21 1)21 (фиг. 2а) поступает 0 на формирователь 22 импульсов, на первом и втором выходах которого формируется импульсный сигнал скорости (фиг. 26,

В U221 , U222 )

На выходах первого 3 и второго 7

5 дифференцирующих узлов формируются короткие импульсы Уз, U (фиг. 2г, д) по соответствующим входным сигналам U22i , U222- По импульсу с первого дифференцирующего узла 3 первый мультивибратор

0 4 формирует импульс эталонной длительности Ш (фиг. 2е) следующим образом.

Поступающий на вход установки в единицу триггера 20 импульс с первого дифференцирующего узла 3 переводит триггер в

5 положение Лог. 1 и обнуляет первый счетчик 19. Сигнал Лог. 1 с выхода триггера 20 поступает на вход разрешения счета первого счетчика 19, который начинает считать импульсы, поступающие на его тактовый С0 вход с выхода генератора 6 импульсов. При поступлении заданного количества импуль- сов на выходе счетчика 19 формируется импульс Лог. 1, который устанавливает триггер 20 в нулевое состояние, В результа$ те на выходе триггера 20 образуется сигнал (фиг. 2е), представляющий собой последовательность импульсов эталонной длительности, частота и скважность которых пропорциональна скорости вращения

0 вала двигателя 1, В блоке 5 сравнения частот происходит сравнение половины периода следования сигналов датчика 2 скорости с эталонным интервалом времени и выдача по одному из двух выходов (фиг. 2з, и) в зависимости от знака рассогласования (А В, А В) последовательности импульсов, длительность которых пропорциональна разности периодов частот измеренного и эталонного сигналов. Сигна0 Лы с выходов блока 5 сравнения частот поступают через первый и второй элемент 2ИЛИ на элемент 2ИЛИ-НЕ 12 и триггер 13, которые определяют режим работы реверсивного-счетчика 14, При наличии сигнала

5 Лог, 1 на одном из выходов блока 5 сравнения частот, на выходе элемента 2ИЛИ- НЕ 12 устанавливается сигнал Лог, О, который разрешает счет реверсивному счетчику 14. Сигнал Лог. 1 с первого вы5

хода блока 5 сравнения частот устанавливает триггер 13 в единичное состояние, задавая режим сложения реверсивному счетчику. Сигнал Лог. 1 с второго выхода блока 5 сравнения частот задает режим вычитания реверсивного счетчика 14.

Таким образом, если действительная скорость двигателя меньше требуемой, то половина периода датчика 2 скорости больше эталонного интервала, на первом выходе (А В) блока 5 сравнения частот устанавливается сигнал Лог. 1, который определяет режим сложения реверсивного счетчика, код с которого увеличивается и через преобразователь 17 код- ШИМ и усилитель 18 мощности увеличивает скорость двигателя 1. Если действительная скорость двигателя 1 больше требуемой, то сигнал Лог. 1 с второго выхода (А В) блока 5 уменьшает ход реверсивного счетчика и через преобразователь 17 код - ШИМ и усилитель 18 мощности уменьшается скорость двигателя.

Таким образом, за положительную полуволну периода сигнала с датчика скорости происходит сравнение его с эталонным периодом и вырабатывается сигнал на управление двигателя. За отрицательную полуволну периода сигнала с датчика скорости происходит аналогичное сравнение на втором блоке 9 сравнения частот. В этом случае работа второго дифференцирующего узла 7 и работа второго ждущего мультивибратора 8 аналогичны работе соответственно первого дифференцирующего узла 3 и первого ждущего мультивибратора 4.

Сигналы с выходов второго блока 9 сравнения частот задают управляющие сигналы за вторую половину периода сигнала датчика 2 скорости. Элемент 2И 15 предотвращает переход счетчика .из состояния всех нулей в положение всех единиц при работе на вычитание, так как сигнал Лог. О с выхода переноса СО реверсивного счетчика 14 при наличии нулей на выходах и входе ±1 его блокирует прохождение тактовых импульсов на тактовый вход реверсивного счетчика.

Аналогичная блокировка осуществляется и в состоянии всех единиц на выходе реверсивного счетчика 14 и сигнале Лог. 1 на выходе ±1 для предотвращения его перехода в состояние всех нулей.

Таким образом, электропривод обеспечивает уменьшение времени выхода двигателя на номинальную частоту вращения, повышение точности стабилизации скорости двигателя, предотвращение сбоев в работе из-за наложения двух импульсов датчика скорости на один импульс эадатчи- 5 ка.

Формула изобретения 1. Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель с импульс10 ным датчиком скорости, последовательно соединенные дифференцирующий узел, ждущий мультивибратор и блок сравнения частот, второй вход которого подключен к выходу импульсного датчика скорости и

5 входу дифференцирующего узла, генератор импульсов, выход которого соединен с вторым входом ждущего мультивибратора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в

0 него введены первый и второй элементы 2ИЛИ, элемент 2ИЛИ-НЕ, триггер, генератор эталонных импульсов, элемент 2И, реверсивный счетчик, второй блок сравнения частот, второй дифференцирующий

5 узел, второй ждущий мультивибратор, преобразователь код - ШИМ, усилитель, а импульсный датчик скорости снабжен инвертирующим выходом, подключенным к входу второго дифференцирующего узла,

0 выход которого подключен к первому входу второго ждущего мультивибратора, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к первому входу второго блока сравнения частот,

5 вторым входом соединенного с входом второго дифференцирующего узла, первые выходы блоков сравнения частот подключены соответственно к первым входам элементов 2ИЛИ, вторые входы которых подключены

0 соответственно к вторым выходам блоков сравнения частот, выход первого элемента 2ИЛИ соединен с первым входом элемента 2ИЛИ-НЕ и входом установки в единицу триггера, выход второго элемента 2ИЛИ

5 подключен к второму входу элемента 2ИЛИ- НЕ и входу установки в ноль триггера, выход элемента 2ИЛИ-НЕ соединен с входом разрешения счета реверсивного счетчика, вход установки режима счета которого соединен

0 с выходом триггера, а вход синхронизации подключен к выходу элемента 2И, первый вход которого соединен с выходом генератора эталонных импульсов, а второй вход подключен к выходу переноса реверсивного

5 счетчика, информационным выходом подключенного к входу преобразователя код - ШИМ, выход которого через усилитель мощности подключен к якорной обмотке электродвигателя.

2 Электропривод поп. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что ждущий мультивибратор выполнен в виде счетчика и триггера, вход установки в единицу которого является первым входом мультивибратора и соединен с входом сброса счетчика, вход

разрешения счета которого подключен к выходу триггера и является выходом мультивибратора, выход подключен к входу установки в ноль триггера, а вход синхронизации является вторым входом мультивибратора,

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводам со стабилизированной скоростью. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия В электроприводе каждые полпериода (точнее каждую положительную и отрицательную полуволну датчика скорости) происходит сравнение требуемой скорости с заданной и выработка по результату сравнения управляющего сигнала Уменьшение времени выхода двигателя на номинальную частоту вращения достигается за счет уменьшения интервала квантования по времени управляющего сигнала вдвое. 1 з п. ф-лы, 2 ил

2%

Ж

t

%

п

J /