Электропривод постоянного тока

 

1. ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий электродвигатель с измерительным преобразователем тбка якоря, п импульсных прерывате ,лей, вькоды которых через разделитель ные диоды объединены и подключены к одному выводу якоря электродвигателя , другой вывод которого и входы импульсных преобразователей подключены к блоку питания, и усилитель, выходы которого соединены с управляющими входами импульсных прерывателей , отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования в широком диапазоне изме нения тока, в него введены регистр задания состояний импульсных прерывателей , регистр коррекции и последовательно соединенные преобразователь частота - код, вход которого связан . с выходом измерительногЬ преобразоj вателя тока якоря, сумматор, постоянный запоминающий блок и дискретный вычислитель, выходы которого соединены с информационными входами регистра коррекции и регистразадания сое-, тояний импульсных.прерывателей, ВЫХОА. ды которого подключены к входам усилителя вместе с выходом релейно-импульсного регулирования дискретного вычислителяj управляющая выходная шина которого соединена с входами разрешений считывания постоянного запоминающего блока и с входами разрешения записи регистра задания состояний импульсных прерывателей и регистра ё коррекции, выходы которого подключены «Л к другому входу сумматора. 2. Электропривод по п. 1, о т л и чающийся тем. что преобразователь частота - код содержит два последовательно соединенных цифровых блока дифференцирования, последовательно соединенные тактовый генератор , блок совпадения, счетчик и регистр памяти, выход которого образует выход преобразователя частота код , а вход разрешения записи подключен к выходу первого цифрового бло|ка дифференцирования, вход которого вместе с вторым входом блока совпадения образуют вход преобразователя частота - код, причем выход тактового генератора подключен к синхронй-зирующим входам цифровых блоков дифференцирования, выход второго из которых соединен с входом сброса счетчика.

(1Е (11)!

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

IMWI Ю

РЕСПУБЛИК

Всю, Н 02 P 5!06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OfÍÐÛÒÈÉ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3540691/24-07 (22) 14.01.83 (46) 07.07.84. Бюл. В 25 (72) В.Г.Букреев, А.А.Жарков, Ю.В.Колоколов и А.К.Криушов (71) Научно-исследовательский инсти тут автоматики и электромеханики при

Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (53) 621.316.718 ° 5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 773882, кл. Н 02 P 5/ 16, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

ff 1001407, кл. Н 02 P 5/06, 1981. (54)(57) .f ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий электродвигатель с измерительным преобразователем тбка якоря, и импульсных прерывате,лей, выходы которых через разделитель ные диоды объединены и подключены к одному выводу якоря электродвигателя, другой вывод которого и входы импульсных преобразователей подключены к блоку питания, и усилитель, выходы которого соединены с управляющими входами импульсных прерывателей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования в широком диапазоне изме нения тока, в него введены регистр задания состояний импульсных прерывателей, регистр коррекции и последо. вательно соединенные преобразователь частота — код, вход которого связан, с выходом измерительногд преобразо! вателя тока якоря, сумматор, постоян ный.запоминающий блок и дискретный вычислитель, выходы которого соединены с информационными входами регист ра коррекции и регистра. задания состояний импульсных прерывателей, вьмо ды которого подключены к входам усилителя вместе с выходом релейно-импульсного регулирования дискретного вычислителя, управляющая выходная шина которого соединена с входами разрешений считывания постоянного sanoминающего блока и с входами разрешения записи регистра задания состояний импульсных прерывателей и регистра коррекции, выходы которого подключены ® к другому входу сумматора.

2. Электропривод по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем. что преобразова- С тель частота — код содержит два последовательно соединенных цифровых Я блока дифференцирования, последовательно соединенные тактовый генератор, блок совпадения, счетчик и регистр памяти, выход которого образует выход преобразователя частота— код, а вход разрешения записи подключен к выходу первого цифрового бло ка дифференцирования, вход которого вместе с вторым входом блока совпадения образуют вход преобразователя частота — код, причем выход тактового генератора подключен к синхронизирующим входам цифровых блоков ф дифференцирования, выход второго из которых соединен с входом сброса счетчика.

1102001

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования тока и скорости электродвигателей постоянного тока. ,Известен электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, соединенный с тиристорным прерывателем, частотный датчик в цепи якоря электродвигателя, подключенный через последовательно соединен- 10 ные формирователя пилообразного на-. пряжения, компаратор и триггер к первому входу блока совпадения, причем вторые входы триггера и блока совпадения объединены между собой и подключены к выходу датчика тока, а выходы компаратора и блока совпадения через дифференцирующие и усилительные блоки соответственно подключены к управляющим электродам gp в цепи включения и выключения тиристорного прерывателя (1 .

Частотный датчик тока представляет собой магнитно-транзисторный преобразователь, частота выходногo )5 сигнала которого изменяется в зависимости от величины протекающего тока.

Недостатком этого электропривода является уменьшение точности регулирования тока в широком диапазоне его изменения вследствие переменной чув-. ствительности датчика тока., определяемой нелинейной зависимостью частоты выходного сигнала датчика от зна35 чений контролируемого тока.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электропривод постоянного тока; содержащий электродвигатель с измери- 4О тельным преобразователем тока якоря, и импульсных преобразователей, выходы которых через разделительные диоды объединены и подключены к одному выводу-.якоря электродвигателями дру 45 гой вывод которого и входы импульсных прерывателей подключены к блоку питания, и усилитель, выходы которого соединены с управляющими входами импульсных прерывателей (2 3.

Недостатком известного злектропривода также является низкая точность регулирования тока в широком диапазоне его изменения вследствие переменной чувствительности измерительного преобразователя тока якоря, определяемой нелинейной зависимостью частоты его выходного сигнала от зна чения контролируемого тока якоря электродвигателя.

Целью изобретения является повышение точности регулирования тока электродвигателя в широком диапазоне

его изменения.

Указанная цель достигается тем, что в электропривод, содержащий электродвигатель с измерительным преобразователем тока якоря, и импульсных прерывателей, выходы которых через разделительные диоды объединены и подключены к одному выводу якоря электродвигателя, другой вывод которого и входы импульсных прерывателей подключены к блоку питания, и усилитель, выходы которого соединены с управляющими входами импульсных прерывателей, введены регистр задания состояний импульсных прерывателей, регистр коррекции и последовательно соединенные преобразователь частота — код, вход которого связан с выходом измерительного преобразователя тока якоря, сумматор, постоянный запоминающий блок и дискретный вычислитель, выходы которого соединены с информационными входами регистра коррекции и регистра задания состояний импульсных прерывателей, выходы которого подключены к входам усилителя вместе с выходом релейно-импульсного регулирования дискретного -вычислителя, управляющая выходная шина которого соединена с входами разрешения считывания постоянного запоминающего блока и с входами разрешения записи регистра задания состояний импульсных прерывателей и регистра коррекции, выходы которого подключены к .другому входу сумматора.

Преобразователь частота — код содержит два последовательно соединенных цифровых блока дифференцирования, последовательно соединенные тактовый генератор, блок совпадения, счетчик и регистр памяти, выход которого образует выход преобразователя частота — код, а вход разрешения записи подключен к выходу первого цифровоro блока дифференцирования, вход которого вместе с вторым входом блока совпадения образуют вход преобразователя частота — код, причем выход тактового генератора подключен к синхронизирующим входам цифровых блоков. дифференцирования, выход вто3 1102 рого из которых соединен с входоюг сброса .счетчика.

На фиг. 1 представлена структурная схема электропривода; на фиг. 2 — вариант выполнения преобразователя частота — код, на фиг. 3— блок-схема алгоритма работы дискретного вычислителя.

Электропривод постоянного тока содержит электродвигатель 1 (фиг.1) !О с измерительным преобразователем 2 тока якоря, шунтировакный обратным диодом 3, и импульсных прерывателей 4 1 . — 4, выходы которых через разделительные диоды 5 объединены . и подключены к одному выводу якоря электродвигателя 1, другой вывод которого и входы импульсных прерывателей 41 — 4м подключены к бло.ку 6 питания. усилитель 7 своими выходами соединен с управляющими входами импульсных прерывателей 4 -4и.

Электропривод также содержит реpHcTD 8 задания состояний .импульсных прерывателей, регистр 9 коррек- . 2 ции, последовательно соединенные . преобразователь 10 частота — код, сумматор. 11, постоянный запоминающий блок 12 и дискретный вычислитель 13, выходы которого соединены с информационными входами регистра 9 коррекции и регистра 8 задания состояний импульсных прерывателей, выходы которого подключены к входами усилителя 7 вместе с выходом релейно-им пульсного регулирования дискретного вычислителя 13, управляющая выходная шина которого. соединена с входами разрешения считывания постоянного запоминающего блока 12 с входами разрешения записи регистра 8 задания состояний импульсных прерывателей и регистра 9 коррекции, выходы которого подключены к другому входу сумматора 11. 45

Преобразователь 1О частота - код содержит два последовательно соединенных цифровых блока 14 и 15 дифференцирования (фиг. 2), которые выполнены соответственно на триггерах 16, 17 и триггерах 18, 19, последовательно соединенные тактовый генератор 20, блок 21 совпадения, счетчик 22 и регистр ?3 памяти, выход которого образует выход преобразователя 10 частота-Коа, а вход разрешения записи подключен к выходу первого цифрового блока 14 диффе

001 4 ренцирования, вход которого вместе с вторым входом блока 21 совпадения образуют вход преобразователя 10 частота-код.. Выход тактового генератора 20 подключен к сиихронизирующим

;входам цифровмх блоков 14 и 15 дифференцирования, выход последнего из которых соединен с входом сброса счетчика 22.

Принцип работы дискретного вычислителя 13 (фиг. 1) реализует релейно-импульсный способ управления первым импульсным прерыва| елем 41 и логическое управление остальными импульсными прерывателями 4 — 4|„.

В соответствии с алгоритмом функционирования дискретный вычислитель 13 обеспечивает формирование управляющих сигналов первым импульсным прерывателем 4 на первой струк | туре управления при относительной продолжительности включения f < 0 5 (шаги 24,25,?6, фиг. 3), или на второй З )0,5 (шаги 27,28,29) .

Контроль т (времени включенного состояния первого импульсного прерывателя 4„ осуществляется таймером дискретного вычислителя 13 (фиг. 1).

На первой структуре управления открывание первого импульсного прерывателя 4„ и включение таймера дискретного вычислителя 13 осуществляет ся с постоянной частотой, а закрывание первого и включение последнегопо релейному способу.

На второй структуре управления закрывание первого импульсного прерывателя 4 и выключение таймера дис1 кретного вычислителя 13 осуществляется с постоянной частотой, а открывание первого и включение последнего — . по релейному способу.

Определение момента достижения (первая структура управления) или спадания (вторая структура управления) текущего значения тока l. от величины уставки Т (соответственно шаги 24 и 27, фиг. 3) определяется экстраполирующим способом.

Переключение с первой структуры управления на вторую (шаг 30), и наоборот (шаг 3!), осуществляется при т=0,5+ Ьупутем запрета управляющего импульса, сформированного по релейному способу, и разрешение импульсов постоянной частоты на соответствующие входы таймера дискретного вычислителя 13 и первого импульсного преS 1102 рывателя 4 (фиг. 1). и гнеобходимо

1 1ля однозначного перехода с одной структуры управления на -другую и формируется путем задержки управляющего сигнала в дискретном вычислителе 13 на переключение структуры программным способом.

При достижении минимального или максимального значений осуществляется соответственно уменьшение (шаг 32, 1О фиг. 3) нли увеличение (шаг 33) значения кода на регистре 7 задания состояний импульсных прерывателей 441 (фиг. 1).

В качестве дискретного вычисли- 15 теля 13 может быть использован быстродействующий микропроцессорный комплект серии К 589.

Электропривод постоянного тока работает следующим образом. 20

С выхода измерительного преобразователя 2 тока якоря (фиг. 1) сигнал, частота которого несет информацию с тока якоря двигателя 1, поступает на вход преобразователя 10 25 частота-код. При токе якоря i =0 частота выходного напряжения преобразователя 2 равна f о. В течение положительного сигнала с преобразователя 2 в блок 21 совпадения (фиг. 2) пропускаются импульсы с тактового генератора 20 на суммирующий счетный вход счетчика 22. Цифровой блок 14 дифференцирования на триггерах 16 и 17, дифференцнрует сигнал с преобразователя 2 (фиг. 1) и синхронно с частотой тактового генератора 20 формирует сигнал разрешения записи для регистра 23 памяти и запускает цифровой блок 15 дифференцирования на триггерах 18 и 19, который в свою очередь синхронно с частотой тактового генератора 20 формирует сигнал разрешения сброса для счетчика 22.

Таким образом, выходным сигналом преобразователя 10 частота-код

У (фиг. 1) является выходной 16-разрядный код 2 . регистра 23 памяти о (фиг. 2), который при частоте й, соответствует значению Z 0. .Данный 50 код поступает на входы 16-разрядного двоичного сумматора 11 (фиг. 1), на

„.другие входы которого поступает код 2 коррекции с регистра 9. Назначение. сумматора 11, работающего.в ре- 55 жиме вычитания, состоит в смещении диапазона изменения кодов преобразо-, вателя 10 частота - код таким обра001 б зом, чтобы наименьшему значению кода 7., соответствовал выходной код 7. о сумматора 11, близкий к нулевому.

Таким образом, каждому значению кода Z, поступающего с сумматора 11 на вход постоянного запоминающего блока 12,,соответствует адрес в по" следнем, по которому расположено скорректированное значение кода Z

При поступлении на входы считывания постоянного запоминающего блока 12 по управляющей выходной шине дискретного вычислителя 13 разрешающих сигналов, значение кода Z кох вводится в дискретный вычислитель 13.

При пуске двигателя из неподвижного состояния (импульсные прерыватели 4 -4 закрыты) импульсы постоянной частоты от генератора тактовых импульсов дискретного вычислителя 13 поступают на открывание импульсного прерывателя 42, ток i> увеличивается. Одновременно запускается таймер дискретного вычислителя 13.

Обновление информации о текущем значении тока в цифровой форме 2

Зк осуществляется с частотой измерения „=11Т„.

Дискретный вычислитель 13 Hà mare 24 (фиг ° 3) определяет промежуток времени от очередного опроса постоянного запомйнающего блока 12 (фиг. 1) до момента совпадения текущего значения тока i с уровнем тока уставки I по формуле . 1 3 3n- ) и

2 5п-„-25 в-2 где Z †значение кода, соответствующее туу

25„, — значения кодов, соответствующие предыдушему (in-2) (1„ ) следующему (iÄ) моменту измерения; (2 - — скорость нарастания тока iq

3h-1 ,-25 ) на (и-1) интервале. и-2

При .Ю 22 Т осуществляется обновление информации о токе якоря (Ез ) на и-ом интервале измерения и циклическое вычисление htn по формуле (1).

При достижении ж «2 Т íà и-ом интервале измерения ожидаемое время достижения i> величины уставкн равно ру< (1 р Тр)+ р э (2) где й„,чп Т„ — время нарастания до m-ro момента измерения.

1102001

Так как дискретный вычислитель 13 производит вычисления в реальном времени, то после определения разности (А t-Тр) формируется импульс управления, поступающий на закрывание первого импульсного .прерывателя

4 и выключение таймера дискрв гного вычислителя 13.

При работе на первой структуре управления (у(0,5) происходит циклическое выполнение шагов 24,25,26 (фиг. 3).

При достижении =0,5+ dg управление дискретным вычислителем 13 (фиг. 1) производится таким образом,,что импульсы постоянной частоты поступают на те входы таймера дискретного вычислителя и импульсного прерывателя, на которые ранее поступали импульсы управления, сформированные путем вычисления ожидаемого момента достижения величины I>(t0 ) .

При этом переключение импульсов постоянной чаетоты на закрывание первого импульсного прерывателя 4„ и вы- 25 ключение таймера дискретного вычислителя 13 приводит к тому, что ток .превышает значение уставки на величину В 11, определяемую частотой коммутации Е„=1/Тк.

На второй структуре управления (y>0,5) вычисление ожидаемого момента спадания i> до величины I и формирование сигналов управления таймером дискретного вычислителя 13 и пер- 35 вым импульсным прерывателем 4 (шаги 27, 28, 29, фиг. 3) осуществляется аналогично, как и на первой.

Переключение со второй на первую структуру при г=0,5-d г осуществляет- 40 ся путем коммутации импульсов управления таймером дискретного вычислителя 13 и импульсным прерывателем 4„ (фиг. 1): на открывание импульсного прерывателя 4 1 и включение таймера 45 дискретного вычислителя 13 поступают импульсы постоянной частоты; на за- крывание импульсного прерывателя 41, и выключение таймера дискретного вы числителя 13 поступают импульсы 50 управления, формируемые путем-определения ожидаемого момента достижения i величины Т„.

При увеличении г до максимального значения (г=г „„, шаг 29, фиг. 3) на выходной информационной шине дискретного вычислителя 13 (фиг. 1) и, следовательно, на регистре 8 задания состояний импульсных прерывателей 4 -4„ формируется значение кода Z< больше предыдущего не единицу младшего разряда.

Если в первоначальный момент значение кода Z =О, что соответствует закрытым импульсным прерывателям

4 4 1, To npH увеличении Z Ha еди нйцу открывается импульсный прерыватель 4М.

Мгновенное значение напряжения на двигателе 1 при этом равно

=+ — х

s ом

Дь 2к1 1 мх (3)

Как известно, точность системы автоматического управления определяется величиной ошибки измерительногс преобразователя тока. Отличие действительного значения коэффициента передачи измерительного преобразователя регулируемой величины К от его теоретического значения К определяет: значение ошибки этого преобразователя.

Основным источником погрешности остается возможное отличие коэффициента передачи канала измерения от его теоретического значения. Из этого следует, что необходимо исключать нестабильность измерительного преобразователя.

При помощи постоянного запоминающего блока производится корректировка показаний измерительного преобразователя тока таким образом, что полностью исключается нестабильность последнего, определяя тем самым его стабильную чувствительность в широком диапазоне изменейия.

Наиболее эффективно использование изобретения в позиционных электроприводах постоянного тока.

1102001

1 302001

1102001

ФигЗ

Составитель Н.Корева

Редактор Т.Кугрышева Техред М. Кузьма Корректор M.Äåì÷èê

Заказ 4780/42 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4