Устройство для астатического регулирования скорости вращения электродвигателя постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H02P5/06 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АСТАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО Изобретение относится к электротехнике, а именно к области регулируемого электропривоаа и может быть использовано в приводах поцач металлорен щих станков и других механизмов для регули рования скорости в сверхшироком диапазоне, захватьтающем зону малых скорос тей. Известен электропривод постоянного тока с импульсным полупроводниковым усилителем, в котором для реализации астатического регулирования скорости управление усилителем осуществляется при помощи триггера, на входы которого подключены задающий генератор импульсов и датчик связи - сельсин i Однако известный электропривод не обеспечивает абсолютную стабильность скорости в зоне малых скоростей, что исключает получение сверхшироких диапа зонов регулирования. Нестабильность ско рости неизбежна из-оа ошибки в результате дрейфа нуля усилительных элементов привода. ТОКА Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство дла астатического регулирования скорости, вращения электродвигателя постоянного тока, содержащее пocлeдoвateльно соединенные задатчик скорости и преобразователь напряжение-код, фазовый дискриминатор, один вход которого соединен с фазовым датчиком положения, а выход подключен к силовому преобразовав телю r2J . Недостатком этого устройства является сложность и недостаточная надежность, вызванная построением схемы на элементах цифровой техники; кроме того, в нижней части диапазона скоростей также устройство имеет значительную неравномерность вращения из-за низкой частоты входных импульсов. Повышение частоты входных икгазгльсов с целью расширения зоны равномерного вращения в известном устройстве приводит к еще большему усложнению, т.е. увеличивается количество полупроводниковых элементов. Целью изобретения является упрощение устройства, повышение его надежности и расширение зоны равномерного вращения электродвигателя в сторону низких скоростей. Поста вленная цель достигается тем, чтсг в известиое устройство введен фазосмещающий блок, содержащий схему управления, генератор ступенчатого напряжения, нуль-орган, генератор пилообраз ного напряжения, переключающий элемент и одновибратор, при этом схема управления, вход которой подключен к выходу преобразователя напряжение-код, соединена с генератором ступенчатого напряжения, выход которого подключен к одному входу нуль-органа, другой вход которого соединен с генератором пилообразного напряжения, а выход через последователь но соединенные переключающий элемент, связанный со схемой управления, и одяовибратор подключен к другому входу фазового дискриминатора. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена блок-схема устройства, а на фиг. 2 временные диаграммы его работы. Устройство содержит задатчик CKopocти 1 (фиг. 1); преобразователь 2 напряжение-код, преобразующий постоянное напряжение в унитарный код; фазосмещающий блок 3, состоящий из схемы 4 управления, генератора 5 ступенчатого напряжения, нуль-органа 6, генератора 7 пилообразного напряжения, переключающего элемента 8 и одновифйтора. 9; источник 10 опорного напряжения, фаЗовый дискриминатор 11, фазовый датчик 12 положения, электродвигате/ш 13 Постоянного тока и силовой преобразо- вате ль 14. Устройство работает следующим образом. Постоянное напряжение, пропорциональ ное заданной скорости, снимаемое с зада чика 1 скорости, подается на вход преоб разователя 2 напряжение-код, представляющего собой управляемый генератор импульсов, частота которых пропорционал на заданной скорости. Снимаемая с преоб разователя 2 последовательность импуль- сов (пусть она будет положительной поля ности), в виде унитарного кода через схему управления подается на вход генератора 5 ступенчатого напряжения, выпо ненного основе схемы интегратора. На выходе генератора 5 напряжение изменяется скачками. Каждый скачок напря жения соответствует импульсу на его входе. Импульсы имеют посто5шную длительность и амплитуду. Импульсы положительной полярностей увеличивают выходное напряжение гбнератора 5, а импульсы отрицательной полярности снижают его. Напряжение генератора 5 ступенчатого напряжения сравнивается с напряжением генератора 7 пилообразного напряжения. част;такоторого си1 ро н иир7в Гчас источника Ю опорного напряжения нуль-органе 6. На фиг. 2 приведены временные диаграммы для двух уровней напряжения генератора 5 UjCl) и UgCS). В момент- времени, когда напряжение генератора пилообразного напряжения 7 U-7 достигает уровня напряжения генератора ступенчатого напряжения 5 UgCv (фиг. 2 а) срабатьшает нуль-орган 6 и формирует импульсы Ц (фиг. 2 б). Напряжение Ubнуль-органа 6 (фиг. 1) по команде переключающего элемента 8 (логическая схема повторитель) поступает на вход одновибратора 9, настроенного на частоту источника опорного напряжения. Юдновибратор 9 включается задним фронтом импульсов нуль-органа 6. Через время, равное половине периода частоты опорного напр51ж;ения, одновибратор возвращается в исходное положение- (фиг. 2 в). В результате одновибратор 9 будет переключаться, создавая импульсы, фаза которых по отношению к импульсам опорного напряжения будет перемещаться со ско ростью, пропорциональной величине напр51жения зацатчика. , Направление смещения фазы указано стрелкой (фиг. 2 в). Сплощной линией показаны диаграммы для случая, когда уровень напряжения генератора 5 равен UK ( L), а пунктирной для случая Ui(2) Когда напряжение на ёыходе генератора 5 станет равным амплитуде пилы, сработает схема управления 4 (фиг. 1) и на вход генератора 5 начнут поступать импульсы отрицательной полярности, и напргокение на его выходе начнет по ступеням снижаться. Одновременно по сигналу схемы 4 управления срабатывает переключающий элемент 8 и импульсы от нуль-органа 6 начнут поступать на вход одновибратора 9 через логическую схему . НЕ, благодаря чему сохранится направление движения фазы, как указано стрелкой на фиг. 2 в. При реверсировании электроовигател схема 4 управления (фиг, I) выдает команцу на переключающий элемент 8, В результате чего в отличии от прямого направления в период спацания напряже- кия на выходе генератора 5 импульсы о нуль-органа 6 поступают на ощновибратор 9 через логическую схему повторитель,а в тГериод нарастаййя- через логическую схему НЕ. В этом случае направление смещения фазы изменится на противоположное., На вершинах пилооб разного напряжения схемой формируются острые импульсы для предотвращения срыва генерации одновибратора 9 в случае некоторого расхождения амплитуд напряжений генераторов ступенчатого и пилообразного напряжения. С входа одновибратора 9 импульсы напрдакения поступают ija второй вход фазового дискриминатора 11, на первый вход которого поступает напряжение с выхода фазового датчика 12 положения, питаемого от источника Ю опорного напряжения. Датчик положения свжван с валом электродвигателя 13 и фаза его напряжения изменяется пропорционально скорости вращения вала электродвигателя. Фазовый дискриминатор 11 контролирует состояние фаз напряжений одновибратора 9 и фазового датчика 12 поло жения и своим выходным напряжением уп равляет через силовой, например тиристорный преобразователь 14, скоростью электродвигателя 13, Скорость двигател таким образом, будет определяться скоростью перемещения фазы импульсов нап ряжения, создаваемых одновибратором, а скорость перемещения фазы импульсов одновибратора пропорциональна частоте импульсов преобразователя, напряжениекод, т.е. пропорциональна величине напря жения задатчика скорости. Данное устройство позволяет получить регулирование скорости в диапазоне 10 : I и более. Точное поддержание скорости привода в установившемся режиме возможно благодаря тому, что разность между заданным и действительным положением привода, характеризующим его статическую ошибку по положению, сохраняется неизменной в установившемся режиме и определяет нулевую ошибку отработки скорости. Отсутствие статической ошибки по скорости позволяет ИСКЛЮЧИТЬ ограничения диапазона регулирования. ВЬШолнение схемы на аналоговых устройствах управления позволило значительно упростить схему и сделать ее работу более надежной, кроме того, за счет повьш)ения частоты входных импульсов, поступающих с преобразователя напряжение-код, уменьшается величина ступеньки выходного напряжения генератора ступенчатого напряжения и без усложнения схемы расширяется зона равномерного вращения электродвигателя в сторону низких скоростей. Формула изобре тения Устройство для астатического регулирования скорости вращения электродвигателя постоянного-, тока, содержащее последовательно соединенные задатчик скорости и Лррюбразоватеяь напряжение-код,фазовый дискриминатор, один вход которого соединен с фазовым датчиком положения,а выход подключен к силовому преобразователю, отличающееся тем, что, с целью упрощения, повышения надежности и расширения зоны равномерного вращения электродвигателя в сторону низких скоростей, в него введен фазосмещающий блок, содержащий схему управления, генератор ступенчатого напряжения, нуль-орган, генератор ступенчатого напряжения, нуль-орган, генератор пилообразного напряжения, переключающий эле мент и одновибратор, при этом схема управления, вход которой подключен к выходу преобразователя напряжение-код, соединена с генератором ступенчатого напряжения, выход которого подключен . к одному входу нуль-органа, другой вход которого соединен с генератором пилообразного напряжения, а выход через последовательно соединенные переключакмдий элемент, связанный со схемой управления, и одновибратор подключен к другому входу фазового дискриминатора. Источники информации, пршятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N9 279747, кл. Н 02 Р 5/16, 1961. 2.Бай Р. Д. и др. Управление следящими электроприводами с применением цифровых устройств. М., Энергия, 1969, с. 55, рис. 23.