Электропривод Советский патент 1980 года по МПК H02P5/36 H02P7/42 

(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД

t

Изобретение относится к электротехнике, в частности к управлению электроприводами от цифровых вычислительных устройств, и предназначается для использования в промышленных работах (манипуляторах).

Известен электропривод переменного тока, где управление выходным напряжением инвертора, питающего электродвигатель привода, производится непосредственно цифровыми сигналами вычислительного устройства, что позволяет повысить помехозащищенность и надежность Г .

Однако сочетание двигателя с механизмом через редуктор приводит к ошибкам, связанным с люфтом силового редуктора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электропривод с вентильным двигателем, содержащий синхронную машину, на валу которой расположен датчик положения ротора с выходными шинс1ми по числу фаз машины,, а также импульсный датчик с двумя выходами, служащими для получения сдвинутых на /2 по фазе сигналов, и реверсивный счетчик, соединенный входными шина.ш с импульсным датчиком, а шиной установки в исходное состояние - с датчиком положения ротора, где цифровые сигналы реверсивного счетчика формируют в блоке электропривода цифровым способом синусоидальные многофазные напряжения питания двигателя, что позволяет обеспечить плавность движения на всех скоростях вращения .

Недостаток данного привода состоит

to в низкой точности и устойчивости, что также связано с люфтом силового редуктора.

Цель изобретения - обеспечение устойчивой работы привода.

15

Поставленная цель достигается тем, что. в электропривод, содержащий электррд1вигатель, на валу которого расположен импульсный датчик с выходными шинами двухкратных сигналов и устано20вочной шиной, кодовый датчик, вал которого -через редуктор связан с валом электродвигателя, блок управления, один вход которого подключен к выходу вычислительного блока, к одному из

25 входов которого подключен кодовый датчик, а выход блока управления подключен к электродвигателю , реверсивный счетчик, состоящий из соединенных между собой групп триггеров старших и

30 младших разрядов, входы которого подключены к выходным и установочной ши нам импульсного датчика, выход группы триггеров младших разрядов соединен с другим входом блока управления, а выход группы триггеров старших разрядов - с другим входом вычислительного блока, введе-ны блок синхронизации, сумматор, вычитающий блок и блок опре деления направления вращения, при это выходные шины кодового датчика через блок синхронизации соединены с входом группы триггеров старщих разрядов счетчика, а управляющий вход блока синхронизации соединен с входом группы триггеров младших разрядов реверсивного счетчика, выходы групп триггеров старших и младших разрядов реверсивного счетчика соединены с двумя входами сумматора, другие два входа которого соединены через блок определения направления вращения вала двигателя с выходными шинами импульсного датчика, выходные шины сумматора и кодового датчика подключены на вход вычитающего устройства, выходные шины которого соединены с входом вычислительного устройства. На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого электропирвода; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, по ясняющие его работу. Электропривод содержит блок 1 управления, подключенный к электродвигателю 2, на валу которого установле импульсный датчик 3. Электродвигател 2 через редуктор 4 соединен с выходным валом электропривода. На выходно валу электропривода установлен кодовый цифровой датчик 5 положения. Выходные шины двухфазных сигналов q , qo импульсного датчика 3 соединены с входом реверсивного счетчика, содерж щего группы триггеров б младших разрядов и группы триггеров 7 старших разрядов, а также с входом блока определения направления вращения вала электродвигателя. В импульсном датчике 3 имеется выходная шина для установки в исходное нулевое состояние например, для электропривода с двига 2. , телем переменного тока через - (. р числр пар полюсов двигателя) рад.Выходная шина цифровых сигналов А млад ших разрядов счетчика соединена с цифровыми входными шинами блока 1 уп равления для формирования по сину |ридальному закону ШИМ выходных наяряжений питания двигателя 2 и управляющих входом блока 8 синхронизации, который соединяет выходные шины кодового датчика 5 и входы триггеров 7. Выходные шины,А и А групп триггеров 6 и 7 соединяются с первым вхо дом сумматора 9 и выходными шинами А и А, второй вход сумматора 9 сое динен с цифровыми шинами С, О блока 10 определения направления вращения. Выгодные шины В соединены с первым входом вычитающего блока 11, второй вход которого соединен с выходными шинами сумматора 9. Выходные шины Д вычитающего блока 11 и выходные шины В кодового счетчика 5 поступают в вычислительный блок 12 для выработки управляющего воздействия на электропривод. Выбор коэффициента редукции редуктора 4 производится из условия, чтобы младшие разряды кодового датчика 5 совпадали с разрядами триггеров 6, а старшие разряды кодового датчика 5 совпадали с разрядами триггеров 7. Для упрощения рассмотрения примем, что реверсивный счетчиквыполнен трехразрядным (два разряда в группе триггеров 6 и один в группе триггеров 7) в многофазном коде с основанием , где первый разряд реверсивного счетчика выдает цифровые сигналы до запятой (0,1-0,9), а кодовый датчик 5 выполняется двухразрядным также в многофазном коде с основанием . При этом коэффициент редукции редуктора 4 выбирается таким, что цифровые сигналы кодового датчика 5 и реверсивного счетчика имеют одинаковый угловой эквивалент относительно выходного вала электропривода. Этому условию соответствует коэффициент редукции , когда за один оборот вала двигателя в счетчике будет записана цифра 10,0, а выходной вал привода совершит 1/10 оборота и с кодового датчика также будет выдаваться цифра 10. Электропривод работает следующим образом. Его работу будем рассматривать при использовании электродвигателя переменного тока (вентильного или асинхронного) . По сигналам от вычислительного блока 12 блок 1 подает переменное напряжение на двигатель 2 и начинается его вращение. Направление вращения двигателя 2 задается порядком следования фаз напряжений Цд , Ug., Ug i которые определяют в блоке 1 управления по знаку рассогласования меЖду сигналами кодового датчика 5 и сигнала1ми от вычислительного блока. Двухфазные сигналы q, q импульсного датчика 3 поступают на вход группы триггеров бив зависимости от порядка их следования, что определяется направлением вращения двигателя 2, счетчик суммирует или вычитает входные импульсы датчика 3. Через определенный угол поворота.вала электродвигателя 2 группа триггеров б сигналом с выходной шины импульсного датчика 3 устанавливается в исходное состояние. Таким образом, цифровые сигналы на шинах А , являются кодовыми цифровыми сигналами угла поворота вала двига теля 2.. Цифровые сигналы триггеров 6 формируют в блоке 1 управления трехфазные напряжения Уд, Ug, 11,, модулированные по синусоидальному закону ШИМ для питания двигателя 2.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы периодически изменяющихся цифровых сигналов в|, , в старшего разряда кодового датчика 5 при их различном положении относительно сигналов на шине А , а также цифровых си-гналов шины А старшего разряда реверсивного счетчика. Различное взаимное расположение .сигналов с датчиков 3 и 5 определяется люфтом редуктора 4. Сигналы и вз соответствуют максимально возможным люфтам, а сигнал - промежуточному положению между ними. На цифровых сигналах с шины А выделены отрезки, когда блок 8 синхронизации подает сигналы старшего разряда кодового датчика 5 на ус-, тановку триггеров 7 в цифровое положение старшего разряда кодового датчика 5. Формирование этих сигналов поясняется фиг, 3, где представлены сигналы многофазного кода Q., (Jj, Q. Q, $5 второго разряда счетчика, эквивалентные им цифровые сигналы обычного цифрового кода и.сигналы

а., 2 5jAQ4. 3 Uju. 34 0. каждый из которых может служить для управления подачей сигналов старшего разряда кодового датчика 5 на установку триггеров 7. Из диаграммы на фиг. 2 видно, что цифровые сигналы счетчика (с шины А - сигналы старшего разряда, с шины А- сигналы младших разрядов) при этом соответствуют угловому положению выходного вала привода без влияния люфта силового редуктора 4. При вращении в одну сторону к этим сигналам с выхода блока 10 направления вращения добавляется сигнал С, а при вращении в другую - цифровой сигнал О, Цифро вые сигналы С и D устанавливаются таким образом, чтобы при выборе люфта редуктора 4 на выходной шине Л вычитакнцего .блока 11 был нулевой сигнал. При раскрытии люфта редуктора блок 11 выдает -цифровой сигнал люфта редуктора.

При эксплуатации электропривода происходит износ редуктора и увеличение люфта, что требует периодического изменения сигналов С и D. Цифровые сигналы с шин А, В и Д поступают в вычислительный блок 12 для выработки управляющего воздействия на электропривод.

Таким образом, введение указанных блоков позволяет уменьшить ошибку.

связанную с люфтом редуктора, и повысить устойчивость привода.

Формула изобретения

Электропривод, содержащий электродвигатель, на валу которого расположен импульсный датчик с выходными ишнами двухфазных сигналов и установочной шиной, кодовый датчик, вгип кото0рого через редуктор связан с валом электродвигателя, блок управления, один вход которого соединен с выходом вычислительного блока, к одному из входов которого подключен кодовый

5 датчик, а выход блока управления подт ключен к электродвигателю, реверсивный счетчик, «состоящий из соединенньах между собой групп триггеров старших и млсщших разрядов, входы которого подключены к выходными установочной

0 шинам импульсного датчика, выход группы триггеров младших разр5адов соединен с другим входом блока управления, а выход группы триггеров старших разрядов - с другим входом вычислитель5ного блока, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости привода, в него введены блок сигнализации, сумматор, вычитающий блок и блок определения направления

0 вращения, причем выходные шины кодового датчика через блок синхронизации соединены с входом группы триггеров старших разрядов счетчика, а управляющий вход блока синхронизации

5 соединен с входом группы триггеров младших разрядов реверсивного счетчика, выходы групп триггеров старших и младших разрядов реверсивного счетчика соединены с двумя входами сумматора, вторые два входа которого сое0динены через, блок определения направления вращения вала двигателя с выходными шинами импульсного датчика, выходные шины сумматора и кодового датчика подключены к входу вычитающе5го блока, выходные шины которого соединены с входом вычислительного блока.

Источники информации,

0 принятые во внимание при экспертизе

. 1. Авторское свидетельство СССР 621090, кл. Н 03 К 13/20, 1978.

А

А А I А А А , А