Устройство суммирования частот Советский патент 1992 года по МПК G06F7/62 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления электродвигателями, например, для частотного регулирования скорости электродвигателя, питаемого от полупроводникового преобразователя частоты.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для суммирования частот для систем управления электродвигателями, содержащее тактовый генератор, соеди- ненный с формирователем тактовых последовательностей импульсов, логическую схему и схему приведения входных последовательностей импульсов, имеющую тактирующий и информационный входы.

Однако устройство характеризуется невысокой точностью, так как в угловой скорости электродвигателя, кроме помехи квантования, появляются дополнительные низкочастотные пульсации, являющиеся следствием неравномерного следования импульсов выходного сигнала. Устройство осуществляет алгебраическое суммирование двух частот. В случае суммирования частот на каждый импульс входного сигнала ХВх к импульсамтактовой последовательности добавляется импульс приведенной последовательности, а при вычитании частот появление каждого импульса Хвх влечет за собой исчезновение одного импульса тактовой последовательности, при этом введение или исключение импульсов тактовой последовательности приводит к неравномерности следования импульсов выходного сигнала. Кроме того, устройство имеет низкую помехоустойчивость. В устройстве необходимо формирование входной и тактовых последовательностей с короткими по длительности импульсами. Так, например, при частоте тактового генератора 100 кГц и диапазоне частот входного сигнала от О до 100 кГц длительность импульсов входной и тактовой последовательностей должны составлять 4-6 мкс. В связи с этим при построении устройства необходимы элементы с повышенным быстродействием, требующие дополнительной экранировки.

Цель изобретения - повышение точности и помехоустойчивости устройства.

Поставленная цель достигается тем. что в устройстве суммирования частот, содержащее тактовый генератор, соединенный с формирователем тактовых последовательностей импульсов, логическую схему и схему приведения входных последовательностей импульсов, имеющую тактирующий и информационный входы, введены дополнительная логическая схема и реверсивная пересчетная схема, причем выходы

формирователя тактовых последовательностей импульсов подключены к первой группе входов логической схемы и первой группе входов дополнительной логической

схемы, вторая группа входов логической схемы подключена к выходам схемы приведения входных последовательностей импульсов, информационные входы которой подключены к выходам реверсивной пере0 счетной схемы и второй группе входов дополнительной логической схемы, выход которой соединен с тактирующим входом схемы приведения входных последовательностей импульсов.

5 Предлагаемое устройство формирует многофазную систему тактовых последовательностей импульсов и с помощью коммутатора, в качестве которого используется логическая схема, в определенные моменты

0 времени последовательно осуществляет передачу этих тактовых последовательностей на выход устройства. В этом случае скорость изменения среднего значения фазы выходного сигнала устройства относительно сиг5 нала тактового генератора получает приращение, пропорциональное частоте переключения коммутатора, а знак приращения определяется очередностью передачи тактовых последовательностей на выход

0 устройства. Приращение фазы выходного сигнала обеспечивается путем мгновенного перехода с одной тактовой последовательности на другую. В результате более чем в 2 раза уменьшается амплитуда дополнитель5 ных низкочастотных пульсаций и увеличивается их частота, что повышает качество и точность регулирования момента и угловой скорости электродвигателя. Схема устройства помехоустойчива и не требует экрани0 ровки, так как не требуется формирования коротких по длительности импульсов тактовых и входных последовательностей.

На фиг,1 представлена структурная схема устройства суммирования частот; на

5 фиг.2 - временные диаграммы этого устройства.

Устройство суммирования частот содержит тактовый генератор 1, выход которого соединен с входом формирователя 2 такто0 вых последовательностей. Выходы формирователя 2 подключены к одним из входов логической схемы 3 и дополнительной логической схемы 4. Другие входы логической схемы 3 подключены к выходам схемы 5

5 приведения входных последовательностей. Информационные входы схемы 5 соединены с выходами реверсивной пересчетной схемы 6, а также с другими входами дополнительной логической схемы 4. Выход дополнительной логической схемы 4

подключен к тактирующему входу схемы 5, Входы схемы 6 являются входами устройства. На первый вход устройства подается сигнал входной частоты, а на второй - сигнал, определяющий знак операции. Выходом устройства является выход логической схемы 3.

Устройство осуществляет алгебраическое суммирование двух частот, одна из которых, определяется частотой выходного сигнала тактового генератора 1, а другая - частотой входного сигнала реверсивной пересчетной схемы 6.

Сигнал Хт тактового генератора 1 преобразуется формирователем 2 тактовых последовательностей в многофазную, например четырехфазную, систему прямоугольных импульсов Xi-Хз (систему тактовых последовательностей). Фазовый сдвиг и ширина Xi-X-i равны л/2 радиан, а частота пропорциональна частоте сигнала Хт.

Многофазная система импульсов Yi-Y (система входных последовательностей) формируется реверсивной пересчетной схемой 6. на один из входов которой подается последовательность импульсов ХВх, а на другой - сигнал S (0 либо 1), определяющий порядок чередования фаз выходных сигналов Yi-Y4. Фазовый сдвиг и ширина импульсов входных последовательностей составляет ж 12 радиан, а частота их пропорциональна частоте сигнала ХВх.

Тактирующий сигнал St формируется дополнительной логической схемой 4. Сигнал St определяет момент перехода с одной тактовой последовательности на другую системы Xi-Хз. Алгоритм преобразования дополнительной логической схемы 4 описывается логическим выражением:

St YiXi+Y2X2+Y3X3+Y4X4.(1)

С приходом импульса St на тактирующий вход схемы 5 состояние входов этой схемы переписывается на ее выход. Состояние выходов схемы 5 характеризуются сигналами , которые поступают на один из входов логической схемы 3. На другие входы логической схемы 3 подаются сигналы Xi- Хз. Если алгоритм преобразования входных сигналов логической схемы 3 выбрать в виде:

U ZiXi+Z2Xi+Z3X2+Z4X3,(2) то при совпадении Zi и Х4 на выход устройства проходит последовательность Хз, при совпадении Z2 и Xi - последовательность Xi и т.д. В момент перехода с одной последовательности на другую выходной сигнал устройства получает приращение по фазе, знак которого зависит от направления чередования фаз сигналов . т.е. от сигнала S на входе пересчетной схемы 6. Частота перехода с одной тактовой последовательности на другую, как видно из выражения (2), зависит от частоты сигналов Zi-Z3, т.е. определяется частотой входного сигнала

ZBX.

5Рассмотрим работу устройства для случая вычитания частот. В качестве исходного принят момент времени ti. На интервале времени (ц, t2) выходные сигналы схемы 6 имеют следующие значения Yi Y2 Уз 0; 0 Y4 1.

Состояние выходов схемы 5 определяется значениями Zi 2.2 2з 0: ZA 1.

Тогда на этом интервале времени в соответствии с выражением (2) выходной сиг- 5 нал устройства U Хз.

В момент времени Т2 меняются состояния выходов схемы б Yi 1- Y2 Ya Y3 0. Однако перехода на очередную последовательность (Хз) не происходит, так как 0 интервал t2, t3 с точки зрения перехода с Хз на Хз является неблагоприятным. Благоприятному переходу на последовательность импульсов Хз мешает первый импульс Хз, поэтому схема 5 хранит исходную информа- 5 4MtoZi Z2 Za 1;U Хз.

С момента времени t3 начинается благоприятный интервал для перехода с Хз на Хз. В соответствии с (1) дополнительная логическая схема 4 вырабатывает тактирующий 0 импульс St, по которому информация с входа схемы 5 переписывается на ее выход Zi Yi 1: Z2 Y2 - 0; Z3 Y3 0; 7л Уз - 0.

В соответствии с выражением (2) выходной сигнал устройства U Хз. Таким обра- 5 зом, в момент тз происходит переход с Хз на Хз и выходной сигнал получает приращение по фазе на величину . В дальнейшем очередной переход с Хз на Xi произойдет в момент времени t3 и т.д.

0При сложении частот по сигналу S меняется направление чередования фаз системы , в связи с чем изменяется направление чередования фаз системы ZrZ3 и.следо- вательно, изменяется на обратную 5 очередность передачи на выход устройства тактовых последовательностей Xi-Хз. Выходной сигнал при этом получает положительное приращение фазы.

Использование предлагаемого устрой- 0 ства в системах управления электродвигате- ля позволяет повысить точность регулирования угловой скорости, что является одним из основных показателей качества управления технологическим 5 процессом. Помехоустойчивость схемы устройства и отсутствие экранировки повышает надежность системы управления и снижает ее стоимость. Особенно эффектив- .ным является использование устройства в современных сложных устройствах управления, например, для частотного регулирования электродвигателя, питаемого от полупроводникового преобразователя частоты. Формула изобретения Устройство суммирования частот, содержащее тактовый генератор, соединенный с формирователем тактовых последовательностей импульсов, логическую схему и схему приведения входных последовательностей импульсов, имеющую тактирующий и информационные входы, о т- личающееся тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости, введена дополнительная логическая схема и

реверсивная пересчетная схема, причем выходы формирователя тактовых последова-, тельностей импульсов подключены к первым группам входов логической схемы и дополнительной логической схемы, вторая группа входов логической схемы подключена к выходам схемы приведения входных последовательностей импульсов, информационные входы которой подключены к выходам реверсивной пересчетной схемы и к второй группе входов дополнительной логической схемы, выход которой соединен с тактирующим входом схемы приведения входных последовательностей импульсов.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при разработке устройств частичного регулирования скорости вращения ротора электродвигателя. Целью изобретения является повышение точности и помехоустойчивости устройства. Устройство суммирования частот содержит генератор 1 тактовых импульсов, формирователь 2 тактовых последовательностей импульсов, основную и дополнительную логические схемы 3. 4, схему 5 приведения входных последовательностей и реверсивную пересчетную схему 6. Устройство формирует многофазную систему тактовых последовательностей импульсов и с помощью логической схемы в определенные моменты времени последовательно осуществляет передачу этих тактовых последовательностей на выход устройства. При этом скорость изменения среднего значения фазы выходного сигнала устройства относительно сигнала тактового генератора получает приращение, пропорциональное частоте переключения логической схемы, а знак приращения определяется очередностью передачи тактовых последовательностей на выход устройства. 2 ил. tf ел XI о ел 00 ND 4V