Устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя Советский патент 1982 года по МПК H02P5/06 

(5) УСТРОЙСТВО для РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

I

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводам с широким диапазоном регулирования скорости.

Известно устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя, содержащее датчик скорости, блок сравнения, регулятор скорости, усилитель мощности и электродвигатель С П .

Недостатком устройства является малость сравниваемых величин при низких частотах вращения электродвигателя, что снижает из-за наличия помех качество работы электропривода и ограничивает диапазон регулирования.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя, содержащее входной блок сравнения и последовательно соединенные регулятор скорости, усилитель мощности, электродвигатель, импульсный датчик, цифровой измеритель скорости с дополнительным выходом кода поддиапазона измерения и цифроаналоговый преобразователь 21 .

К недостаткам этого устройства следует отнести необходимость для реализации широкого диапазона регулирования широкого диапазона сигнала постоянного тока на входе регулятора

to скорости, что особенно при отработке малых скоростей, ужесточает требования к уровню помех. Реализация широкого диапазона в этой системе затруднена в связи с тем, что на

15 малых скоростях напряжение, подаваемое на двигатель, становится соизмеримым с напряжением трогания двигателя, что приводит к шаговому режиму.

Целью изобретения является рас70ширение диапазона регулирования устройства.

Указанная цель достигается за .счет того, что в устройство дополни3 9 тельно введены последовательно соеди ненные входной управляемый усилитель второй блок сравнения, управляемый ключ и сумматор, выход которого соединен со входом регулятора скорости, релейный элемент с зоной нечувствительности, вход которого соединен с вых дом входного блока сравнения, а выход с управляющим входом ключа и вторым входом сумматора, и управляемый делитель напряжения, включенный между выходом цифроаналогового преобразователя, соединяющегося также со вторым входом второго блока сравнения и вторым входом входного блока Сравнения, причем выход кода под диапазона измерения соединен с управляющими входами входного усилителя и делителя напряжения. На фиг, 1 показана функциональная схема устройства для стабилизации частоты вращения электродвигателя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство содержит последователь но соединенные регулятор 1 скорости Усилитель 2 мощности, электродвигатель 3, импульсный датчик k, цифровой измеритель 5 скорости с выходами 6 кода скорости и 7 кода поддиапазона измерения, первый из которых соединен со входом цифроаналогового преобразователя 8, а второй - с управляющими входами входного усилителя 9 и делителя 10 напряжения. В устройстве использован1э| два блока 11 и 12 сравнения, причем первый вхо входного блока соединен со входом усилителя 9 воспринимающим входное напряжения U (фиг. 2) устройства. Входы второго блока 12 сравнения соединены соответственно с выходами усилителя 9 и преобразователя 8 с выходными напряжениями U и Uj , причем выход преобразователя 8 соеди нен также со входом управляемого делит ля 10, выход которого с напряжением иц соединен со вторым входом первого блока 11 сравнения. Выходы блоков 12 и 11 сравнения соединены соответ ственно через управляемый ключ 13 и релейный элемент Н с зоной нечувствительности со входами сумматора 15, соединяющимся выходом со-входом регулятора 1 скорости и с управляю1ДИМ входом ключа 13 . Устройство работает следующим образом, В установившемся режиме работы сигнал с импульсного датчика 4 поступает на цифровой измеритель 5 скорости. При этом на его выходе 6 формируется код скорости вращения двигателя (с учетом направления вращения), а,на выходе 7 код поддиапазона измерения. Цифровой код скорости преобразуется в цифроаналоговом преобразователе 8 в постоянное напряжение Uj,которое подается на вход делителя 10 напряжения. На другой вход этого блока поступает сигнал Uj с выхода управляемого масштабирующего усилителя 9, который осуществляет масштабное преобразование сигнала задания скорости (умножение на 1, 10, 100 и т.д.)в зависимости от кода поддиапазона, который поступает на управляющий вход усилителя 9. Таким образом, на выходе управляемого масштабирующего усилителя 9 формируется сигнал, подобный сигналу на выходе цифроаналогового преобразователя 8. Разность этих сигналов, выявленная в блоке 12 сравнения, подается через ключ 13, а затем через сумматор 15 на вход регулятора скорости 1. Тем самым осуществляется точная стабилизация скорости вращения двигателя. Напряжение Uj с выхода цифроаналогового преобразователя также подается на вход управляемого делителя напряжения, который осуществляет масштабное преобразование этого сигнала (деление на 1, 10, 100 и т.д.) в зависимости от кода поддиапазона, который поступает на второй вход управляемого делителя 10 напряжения. Таким образом, на его выходе формируется сигнал, аналогичный сигналу задания скорости. Сигналы с выхода управляемого делителя напряжения Уц и сигнал задания скорости Ц поступают на первый блок 11 сравнения, и их разность с выхода этого блока поступает на вход релейного элемента 14 с зоной нечувствительности. В установившемся режиме поддержания скорости сигнал на выходе первого блока 1) сравнения мал, а следовательно, на выходе релейного элемента Il будет нулевой сигнал. Последний удерживает ключ 13 в замкнутом состоянии. При резком изменении сигнала задания скорости Ui сигнал на выходе бло59ка 11 сравнения выходит за пределы зоны нечувствительности релейного элемента 1, и на его выходе появляется либо максимальный положительный либо максимальный отрицательный си|- нал. Этот сигнал закрывает ключ 13 и через сумматор 15 поступает на вход регулятора 1 скорости. Таким образом, электродвигатель 3 разгоня ется или тормозится при максимальных сигналах на входе регулятора 1, что обеспечивает высокое быстродействие устройства при изменении скорости внутри конкретного поддиапазона и при переходе в другой поддиапазон работы. Использование диапазонированного измерения скорости позволяет большой общий диапазон скоростей получить при сравнительно малом диапазоне цифроаналогового преобразователя 8. Например, при общем диапазоне измерения скорости 10000 и трех поддиапазо нах измерителя 5 скорости диапазон цифроаналогового преобразователя 8 должен быть 100. Скорость в системе измеряется, и следовательно, поддерживается с точностью единицы младшего разряда измерителя скорости. Поэтому при работе в диапазоне регулирования малых скоростей на входе регулятора 1 скорости возникнут колебания с дво ной амплитудой переменной составляющей, равной напряжению, соответствую щему единице младшего разряда цифроаналогового преобразователя 8. На регулятор 1 скорости поступает си| нал, переменная составляющая которог представляет собой последовательност двухполярных прямоугольных импульсов постоянной частоты (в каждом диапазоне измеряемых скоростей) и амплитуды, а постоянная составляющая определяет скорость вращения двигателя. Эти колебания способствуют уменьшению зоны нечувствительности электродвигателя 3. В блоке 12 сравнения производится сравнение относительно больших по амплитуде сигналов во всем диапазоне измеряемых скоростей. Это повышает помехоустойчивость устройства регули рования скорости двигателя. Таким образом, предлагаемое устройство обладает широким диапазоном регулирования скорости и высокой помехоустойчивостью. Применение устройства регулирования скорости двигателя в прецизионных машинах термической резки позволит за счет расширения диапазона регулирования скорости и повышения помехоустойчивости повысить точность обработки сложных контуров. Формула изобретения Устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя, содержащее входной блок сравнения и последовательно соединенные регулятор скорости, усилитель мощности, выходом подключенные к электродвигателю, импульсный датчик, цифровой измеритель скорости с дополнительным выходом кода поддиапазона измерения и цифроаналоговый преобразователь, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования устройства, в него дополнительно введены последовательно соединенные входной управляемый усилитель, второй блок сравнения, управляемый ключ и сумматор, выход которого соединен со входом регулятора скорости, релейный элемент с зоной нечувствительности, вход которого соединен с выходом входного блока сравнения, а выход с управляющим входом ключа и вторым входом сумматора, и управляемый делитель напряжения, включенный между выходом цифроаналогового преобразователя, соединенного со вторым входом второго блока сравнения и вторым входом входного блока сравнения, причем выход кода поддиапазона измерения соединен с управляющими входами входного усилителя и делителя напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Иванов Г.М., Левин Г.М, Хуторецкий В.М. Автоматизированный многодвигательный электропривод постоянного тока. М., Энергия, 1978, с. 18, 192. А sea Journal, 1976, 9, № 5, p. 123-126.