Цифровой вентильный электропривод Советский патент 1982 года по МПК H02P5/06 

С5) ЦИФРОВОЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ. ЭЛЕКТРОПРИВОД

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к системам автоматического управления электродв гателями постоянного тока, и может быть использовано в тех отраслях про мышленности, где требуются высокие статические и динамические характери стики электроприводов, например в ст костроении в качестве приводов органов металлорежущих станков. Известен электропривод, содержащи электродвигатель с датчиком частоты вращения, тиристорный преобразовател и цифровой регулятор ОНаиболее близким по технической сущности является цифровой электропривод, содержащий последовательно соединенные электродвигатель с датчиком частоты вращения, тиристорный преобразователь, распределитель импульсов, выход датчика частоты враще ния соединен с входами цифровогс5. регулятора и блока ограничения, фазосдвигающий блок, блок выбора наименьшего сигнала 12. Недостатком известного электропривода является относительно невысокое быстродействие. Цель изобретения - повышение быстродействия электропривода. Поставленная .цель достигается тем, что в электропривод второй фазосдвигающий блок, вход которого подключен к выходу блока ограничения, а выход связан с вторым входом блока выбора наименьшего сигнала, первый вход которого связан с выходом первого фазосдвигающего блока, а выход блока выбора наименьшего сигнала соединен с входом распределителя импульсов, вход первого фазосдвигающего блока подключен к выходу цифрового регулятора. Причем блок выбора наименьшего сигнала выполнен в виде трех схем И, причем первые входы схем И соединены с выходом первого фазосдвигающего блока, вторые входы - с выходом второго фазосдвигающего блока, а выходы - с распределителем импульсов. На фиг. 1 и 2 представлены структурные схемы устройства; на фиг. 3 диаграмма работы цифрового вентильиого электропривода. . . Цифровой вентильный электропривод содержит последовательно соединенные электродвигатель 1 с датчиком 2 частоты вращения, тиристорный преобразо ватель 3 распределитель t импульсов выходдатчика 2 соединен с входами цифрового регулятора 5 и блока 6 ограничения, первый фазосдвигагощий бло 7s вход которого соединен с выходом цифрового регулятора 5, а выход - с первым входом блока 8 выбора наимень шего сигнала, второй вход которого соединен с выходом второго фазосдвигающего блока 9, вход которого соединен с выходом блока 6, а выход бло ка 8 соединен с входом распределителя Л. Фазосдвигающие блоки 7 и 9. содержат соответственно блок 10 временной задержки и дешифратор 11, входы которых являются входами фазосдвигающих блоков 7 и 9, а выходы блока 10 и дешифратора 11 соединены соответст венно с первыми и вторыми входами схем И 12, 13 и 14 (фиг. 2), выходы схем И 12 и 13 и дешифратора 11 соединены с входами схем ИЛИ 15 и 16, выходы которых, а также выход схемы И k являются выхода,1и фазосдвигающих блоков 7 и 9. Блок 8 содержит три схемы И 17, 18 и 19, первые входы которых соединены с выходом перво го фазосдвигающего блока 7 а вторые входы - с выходом второго фазосдеигающего блока 9 а выходы схем И 17, 18 и 19 соединены с входами распределителя 4.. Устройство работает следующим образом { работа .электропривода поясняется диаграммой, представленной на фиг. 3) . В начальный момент времени на вхо цифрового регулятора 5 подают сигнал управления, соответствующий заданной частоте вращения электродвигателя 1. На выходе цифрового регулятора 5 фор мируется код управления, который поступает на вход первого фазосдвигающего блока 7- Одновременно блок 6 ограничения реализует заданную функцию ограничения, и сигнал с выхода блока 6 поступает на вход фазосдвигающего блока 9Фазосдвигающие блоки 7 и 9 выполнены по принципу одноканального управления тиристорным преобразователем 3, наиболее эффективно реализуемому средствами цифровой техники. Для обеспечения диапазона управления тиристорным преобразователем 3 вплоть до 180 эл. град, входные сигналы фазосдвигающих JTIOKOB 7 и Э разбиты .. по уровню на три поддиапазона, соответствующих количеству интервалов синхронизации за полупериод напряжения питающей сети (фиг. 2, За, б). Сигнал внутри поддиапазона формируется на управляющем входе блока 10 задержки (фиг. 2). Максимальная амплитуда этого сигнала соответствует максимальному фазовому сдвигу отпирающего импульса, равному интервалу синхронизации (фиг. Зв - для фазосдвигающего блока 7; фиг. 3м - для фазосдвигающего блока 9) Сигнал,соответствующий количеству полных поддиапазонов, содержащихся во входном коде, формируется на входах дешифраторов 11 (фиг. Зд - для фазосдвигающего блока 7 и фиг. 3с - для фазосдвигающего блока 9) Блок 10 задержки формирует на своем выходе передний фронт импульса, задний фронт которого совпадает с ближайшим моментом синхронизации фазосдвигающего блока с питающей сетью (как правило, таким моментом синхронизации удобно .выбрать точки перехода фазных:.напряжений питающей, сети переменного тока через нуль; фиг. За, б). Передний фронт импульса на выходе блока 10 представляет собой точное значение фазового сдвига отпирающегоимпульса внутри поддиапазона ( фиг. Зг для фазосдвигающего блока 7; Зн - для фазосдвигающего блока 9)- Сигнал с выхода блока 10 поступает на первые входы схем И - 12, 13 и 1 (фиг. 2). Дешифратор .11 формирует на своих высодах,,Сигналы, соответствующие поддиапазонам управления тиристорным преобразователем 3- Эти сигналы представляют собой импульсы, .длительность которых равна интервалу синхронизации (фиг. Зе, ж, з - для фазосдвигающего блока 7 и фиг. Зп, р, с - для фазосдвигающего блока 9)-Наличие сигнала на первом выходе дешифратора 11 означает, что требуемый угол отпирания тиристоров находится в диапазоне от О до 60 эл.град. считая влево о.т конца голупериода напряжения, приложенного к соответствующему тиристору (фиг. Зе, п). Наличие сигнала на втором выходе дешифратора 11 означает, что требуемый угол отпирания тиристоров находится в диапазоне от 60 до 120 эл.гра (фиг. Зж, р) Наличие сигнала на третьем выходе дешифратора 11 означает, что требуемый угол отпирания находится в диапазоне от 120 до 180 эл.град, (фиг. Зз, с). С первого выхода дешифратора 11 сигнал поступает на второй вход схемы И 12, которая на своем выходе формирует сигнал, поступающий на первый, вход .схемы ИЛИ 15,.на два других входа которой поступают сигналы с второго и третьего выходов дешифратора 11. Схема И 15 формирует на своем выхо/je сигнал X (сигнал X., фиг. Зп - для фазосдвигающего блока 7 и сигнал Х, фиг, 3м - для фазосдвигающего блока 9J С второго выхода дешифратора 11 сигнал поступает на второй вход схемы И 13, которая на своем выходе формирует сигнал, поступающий на первый вход схемы ИЛИ 16, на другой вход которой поступает сигнал с третьего Bbiхода дешифратора 12. Схема ИЛИ 16 формирует на своем выходе « си гнал Y (сигнал Xf , фиг. Зк - для фазосдвигающего блока 7 и сигнал У2,фиг.3удля фазосдвигающе.го блока 9) С третьего выхода дешифратбра 11 сигнал поступает на второй вход схемы И 14, которая на своем выходе формирует сигнал Z (сигнал Z, , фиг. Зл для фазосдвигающего блока 7, сигнал 2, фиг. ЗФ - для фазосдвигающего 9). Сигналы Xv, j и Z С ВЫХОДОВ фазосдвигающего блока 7 и эквивалентные им сигналы Xj, Yj, и Z с выходов блока 9 поступают на входы блока 8 выбора наименьшего сигнала. На выходах схем И 17,18 и 19 происходит выделение наименьшего из соответствующей пары входных сигналов (фиг. Зх, ц, ч). Далее выделенные сигналы поступают на входы распределителя А импульсов (фиг. 2), который формирует отпирающие, импульсы и распределяет их по тиристорам преобразователя 3 с учетом фазировки сети. Выходное напряжение тиристорного преоб,разователя 3 подается к электродвига телю 1, который разгоняется под действием приложенного напряжения. Информация о текущем значении частоты вращения передается с выхода датчика 2 на вход цифрового регулятора 5, а также на вход блока 6 ограничения. Блок 5 реализует закон регулирования электропривода, а блок 6 - ограничения, накладываемые на координаты (переменные) электропривода в переходных и установившихся режимах (например, может быть реализована функция упреждающего токоограничения, предельный угол включения тиристоров и т. д.). В зависимости от количества дополнительно реализуемых ограничений, накладываемых одновременно на управ- ление, в структуре электропривода (фиг. 1 и 2), добавится соответствующее количество фазосдвигающего бло- ков, работающих параллельно фазосдвигающим блокам 7 и 9. При этом блок 8 выбора наименьшего сигнала остается прежним, у него изменится только число входов логических схем И 17, 18 и 19 (фиг. 2). Как следует из фиг. 2 и 3, формирование временных интервалов, эквивалентных фазовому сдвигу отпирающих импульсо1в тиристоров, производится в фазосдвигающих блоках 7 и 9 параллельно. Следовательно, уменьшается запаздывание в формировании сигналов на входе распределителя j импульсов. Это запаздывание не увеличится и в случае реализации дополнительных ограничений на сигнал управления. С другой стороны, техническая.реализация фазосдвигающих блоков 7 и 9 достаточно проста. Таким образом, предлагаемый электропривод обладает повышенным быстродействием и более простой реализацией. ... ., Формула изобретения Цифровой вентильный электропривод, ;одержащий последовательно соединенные электродвигатель с -датчиком частоты вращения, тиристорный преобразователь, распределитель импульсов, выход датчика частоты вращения соединен с входами цифрового регулятора и блока ограничения, фазосдвигающий блок, блок выбора наименьшего сигнала. отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в йего введен второй фазосдвитающий блок, вход которого подключен к выхо ду блока ограничения, а выход связан с вторым входом блока выбора наимень шего сигнала, первый вход которого связан с выходом первого фазосдвигающего блока, а выход блока выбора наименьшего сигнала - с входом распределителя импульсов, вход первого фазосДвигающего блока подключен к вы ходу цифрового регулятора. 2. Электропривод по п. 1, отл чаю щи и с я тем, что блок выбор наименьшего сигнала выполнен в виде трех схем И, причем первые входы схем И соединены с выходом первого фазосдвигающего блока, вторые входы - с . выходом второго фазосдвигающегр блока, а выходы - с распределителем импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № , кл. Н02 Р 5/06, 06.08.76. 2.Демидов С. В.,Казанский В. А., Рыдов В, А. Опыт построения цифровых систем управления электроприводов станков. М., ЛДНТП, 1979.

9

г а

е

J и

к л

М

н в

п

р

с

т.

1 Ф

X

ч

/

«

J.

а

Jt

J.

J

J

ni

J. J,

J J 1

«I