Регулятор скорости двигателя Советский патент 1982 года по МПК H02P5/00 G05D13/62 

(54) РЕГУЛЯТОР СКОРОСТИ ДВИГАТЕЛЯ

. 1 .,

Изобретение относится к регуляторам скорости для двигателей внутраннего сгорания, используемых для. вращения синхронных генераторов.

Известен регулятор скорости дви-. гателя по управляющему сигналу, вырабатываемому путем сравнения пилот образного напряжения, характеризующего частоту вращения двигателя, С уставочным постоянным напряжением в фиксиро&анные моменты времени

Недостатком регулятора является сложность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является регулятор скорости двигателя, содержащий последовательно соединенные датчик скорости двигателя, формирователь прямоугольных импульсов, формирователь пилообразного напряжения, второй вход которого соединен с выходом блока , уставок, компаратор, фиксатор состояния компаратора и усилитель мощности, нагружен-/ ный на двигатель. Этот регулятор обеспечивает высокую точность регулирования электродвигателя постоянного тока- 12 .

Однако при использовании двигателя внутреннего сгорания работа регулятора сопровождается автоколебаниями, что снижает точность регулирования. Недостатком регулятора является также сложность реализации фиксатора состояния компаратора.

Цель изобретеНия - повышение точности регулирования и упрощение фиксатора состояния компаратора.

Цель достигается за счет того,

10 что в регулят.ор дополнительно введен выполненный на последовательно соединенных интегрирующей и дифференцирующей цепях полосовой фильтр, включенный между выходом фиксатора

15 состояния компаратора и дополнительным входом формирователя пилообразного напряжения.

При этом фиксатор состояния компаратора выполнен на последователь20но соединенных диоде, резисторе и операционном усилителе, вход которого шунтирован конденсатором и другим резистором.

На фиг. 1 представлена блок-схема

25 регулятора; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Регулятор скорости двигателя содержит последовательно соединенные датчик 1 частоты вращения двигателя, формирователь 2 прямоугольных им30пульсов, формирователь 3 пилообраз ного напряжения, компаратор 4, фик сатор 5 состояния компаратора 4 и усилитель мощности 6, выход которо соединен со входом исполнительного механизма 7, установленного на дви гателе 8 внутреннего сгорания. Второй вход формирователя 3 пилообразного напряжения соединен с выходом блока 9 уставок. Между выходом фик сатора 5 состояния компаратора и. дополнительным входом формирователя 3 пилообразного напряжения включен полосовой фильтр 10, выполненный на последовательно соединенных интегри рующей (резистор 11 и конденсатор 12) .и дифференцирующей (конденсатор 13 и резистор 14) цепях. Формирователь 2 прямоугольных им пульсов выполнен на последовательно соединенных преобразователе 15 синусоидального напряжения в прямоугольное, триггере 16 и операционном усилителе 17. Формирователь 3 пилообразного напряжения выполнен на операционном усилителе 18, вход которого соединен непосредственно с резистором 1 через резисторы 19 и .20 и диод 21 с выходом формирователя 2 и через резистрр 22 - с выходом блока 9 ус тавок. Операционный усилитель 18 охвачен отрицательной обратной свя через параллельно соединенные конденсатор 23 и резистор 24..В состав форми рОвателя пилообразного напряже ния входит измерительная цепь из резистора 25, включенного между общ точкой питания и точкой соединения резистора 20 и диода 21 и шунтирующей его последовательной цепи из резистора 26 и конденсатора 27. Компаратор 4 выполнен на операционном усилителе 28, охваченном Обратной связью через диод 29 и. соединякхцимся входом через резисторы с выходом операционного усилителя 18 и конденсаторе 27, Фиксатор 5 состояния компаратора выполнен на последовательно соединенных диоде 30, резисторе 31 и one рационнсял усилителе 32, вход которо го .шунтирован конденсатором 33 и резистором 34. Регулятор работает следующим образом. Первичный датчик скорости 1 вырабатывает синусоидальное напряжение, частота которого пропорциональна частоте вращения двигателя 8 (фиг. 2, и). В формирователе 2 это напряжение предбразуется преоб разователем 15 в прямоугольные импульсы и поступает на счетный триггер 16, с помощью, которого частота входного сигнала делится на два. Напряжение с триггера усиливается по амплитуде операционным усилителем 17. С выхода усилителя 17 (фиг. 2, и) Двухполярное напряжение прямоугольной формы поступает в блок 3 формирователей пилообразного напряжения и напряжения установки, где с помощью диода 21 преобразуется в однополярное напряжение (фиг;2,из) которое поступает одновременно на измерительную RC -цепочку (резисторы 25 и 26, конденсатор 27) и на апериодическое звено на операционном усилителе 18 с RC-цепочкой в цепи обратной связи (резистор 24, конденсатор 23). Измерительная RCцепочка имеет постоянную времени, равную длительности импульса. Напряжение- на ее выходе имеет пилообразную форму со смещением относительно нуля (фиг. 2, иц).Лостоянная времени апериодического звена на порядок больше постоянной времени измерительной RC-цёпй. Напряжение на его выходе пропорционально среднему значению входных прямоугольных импульсов (фиг. 2, Ug) и используется в качестве уставки. Формирование напряжения уставки из измеряемого сигнала повышает точность регулирования при возможной нестабильности величины, прямоуголь- Ньос импульсов, в момент окончания периода следования прямоугольных импульсов на входе операционного уси-лителя 28 компаратора 4 производится сравнение суммы напряжений на конденсаторе 27 измерительной цепочки и на выходе апериодического звена с нулевым уровнем. Усилитель 28 охвачен глубокой отрицательной обратной связью для отрицательных сигналов (диод 29), что обеспечивает стабилизацию потенциала на его входе. Для фиксации состояния усилителя 2б между двумя измерениями в схему вводится расширитель импульсов (фиксатор 5) с коэффициентом расширения более 100, содержащий диод 30, резистор 31, конденсатор 33, резистор 34 и гистерезисный компаратор на операционном усилиТеле 32.. ИЭ импульсов на выходе усилителя 28 (фиг. 2, Uj) формируется пилообразное напряжение (.быстрый .заряд конденсатора 33 через диод 30 и резистор .31 и медленный его разряд через резистор 34,). На. входе компаратора-пилообразное напряжение сравнивается с нулевым уровнем. При уменьшении частоты входного сигнала ниже расчетной напряжение на измерительной цепочке становится меньше уставки, и на выходе регулятора появится сигнал, соответствующий логической единице. При увеличении частоты входного сигнала выше рассчетной на выходе регулятора появится логический (фиг.2, UjJ. Между выходом усилителя 32 и входом усилителя 18 включена корректирующа цепь 10, являкадаяся полосовым фильтром и состоящая в рассматриваемом регуляторе из интегрирующей (резисfop 11,конденсатор 12) и дифференцирующей (резистор 14, конденсатор 13) RC-цепочек, соединенных последовательно друг с другой. ЙсполЬ7 зевание полосового фильтра в качестве корректирующей цепи позволяет свести к минимуму амплитуду автоколебаний регулятора. Далее управляющий сигнал с выхода регулятора усиливается усилителем мощности б до величины, достаточной для управления исполнительным механизмом 7, регулирующим расход энергоносителя двигателя 8. Сигнал с устройства 9 используется для изменения уставк регулятора скорости от внешних устройств, например, с целью распреде.ления мощностей между параллельно работающими генераторами...

Таким образом, введение полосе-, вого фильтра 10 обеспечивает п&вы- шение ТОЧНОСТЕЙ регулирования при использовании двигателя внутреннего сгорания, а реализации фиксатора 5 состояния компаратора по существу на одном операционном усилителе упрощает устройство в целом.

Формула изобретения 1. Регулятор скорости двигателя, содержащий последовательно соединенные датчик скорости двигателя, формирователь прямоугольных импульсов, формирователь пилообразного напряжения, второй вход которого соединен с выходом блока уставок, компаратор, фиксатор состояния компаратора и усилитель мотцности, нагруженный на двигатель, от л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, в регулятор дополнительно введен выполненный на последовательно соединенных интегрирующей и дифференцирующей цепях полосовой фильтр, включенный между- выходом фиксатора состояния компаратора и дополнительным входом формирователя пилообразного

0 напряжения.

2. Регулятор по п. 1, о т ли чающийся тем, что, с целью упрощения, фиксатор состбяния компаратора выполнен на последовательно Соединенных диоде, резисторе и операционном усилителе, вход которого шунтирован конденсатором и другим резистором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

1.Авторское свидетельство СССР 597061, кл. Н 02 Р 9/04, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР № 457069, кл.; G Q5 D 13/62, 1975.

{//

-,Jl4...J

О

I I I I

11 I I I I

(1

I

I I