Устройство для цифрового управления асинхронным двигателем

 

Изобретение относится к устройствам автоматики и предназначено для управления асинхронным двигателем цифровых следящих систем с тиристорным усилителем мощности . Устройство позволяет повысить точность управления при изменении частоты и формы питающего напряжения за счет формирования корректирующего кодового сигнала, зависящего от величины изменения частоты и формы напряжения питания сети, который алгебраически суммируется с основным кодом управления. Суммарный код преобразуется соответственно в щирину управляющего импульса, причем закон изменения корректирующего кодового сигнала выбирается таким образом, чтобы статическая характеристика устройства как можно меньще изменялась при флюктуациях частоты и формы напряжения питающей сети. 4 ил. ю со О5 4 ГО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

yg 4 G 05 В 11/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3617874/24-24 (22) 1! .07.83 (46) 07.06.86. Бюл. № 21 (72) В. Д. Лебедев, E. М. Питенина и А. М. Сурков (53) 62-50 (088.8) (56) 5атоврин А. А. и др. Цифровые следящие системы судовой автоматики. Изд-во

Судостроение, 1972, с. 176. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГО

УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЪ|М ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к устройствам автоматики и предназначено для управления асинхронным двигателем цифровых следяÄÄSUÄÄ 1236421 А1 щих систем с тиристорным усилителем мощности. Устройство позволяет IloBblcHTh точность управления при изменении частоты и формы питающего напряжения за счет формирования корректирующего кодового сигнала, зависящего от величины изменения частоты и формы напряжения питания сети, который алгебраически суммируется с основным кодом управления. Суммарный код преобразуется соответственно в ширину управляющего импульса, причем закон изменения корректирующего кодового сигнала выбирается таким образом, чтобы статическая характеристика устройства как можно меньше изменялась при флюктуациях частоты и формы напряжения питающей сети. 4 ил.

1236421

Изобретение относится к устройствам автоматики и предназначено для управления асинхронным двигателем цифровых следящих систем с тиристорным усилителем мощности.

Цель изобретения — — повышение точности работы устройства при изменении частоты и формы питающего напряжения.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы сигналов; на фиг. 3 и 4 — зависимости относительной ширины управляющего импульса от кода управления.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 триггеры Шмидта, первый 3 и второй 4 формирователи импульсов, первый 5 и второй 6 счетчики, первый 7 и второй 8 элементы И, элемент И-HE 9, элемент ИЛИ 10, статический триггер 11, генератор 12 импульсов, сумматор 13, распределитель 14 импульсов, усилитель 15 мощности, регистр 16 памяти.

Кроме того, на временных диаграммах сигналов, поясняющих работу устройства (фиг. 2) приняты следующие обозначения:

17 и 18 — напряжения питающей сети; 19—

22 — прямоугольные напряжения, формируемые триггерами Шмидта 1 и 2; 23 — 26— последовательности импульсов, формируемые формирователями 3 и 4 импульсов, 27 и 28 — последовательности импульсов на выходе элемента ИЛИ 10, 29 — импульсы с выхода генератора 12 импульсов, 30 и 31— управляющие импульсы Q на выходе статического триггера 1!.

Устройство для цифрового управления асинхронным двигателем работает следующим образом.

В момент перехода синусоидального напряжения 17 и 18 питания через ноль от отрицательного полупериода к положительному и обратно триггеры Шмидта 1 и 2 формируют прямоугольные напряжения UE, UE (19 и 20) и 11н, Ug (21 и 22) (фиг. 2), длительность которых определяется порогом срабатывания триггеров Шмидта и 2 и частотой напряжения питания. Порог срабатывания выбирается в зависимости от максимально возможного искажения формы синусоидального напряжения питания и подбирается экспериментально (фиг. 2).

Формирователи 3 и 4 импульсов вырабатывают последовательности импульсов f, (23 и 24) и !2 (25 и 26). Эти импульсы (27 и 28) через элемент ИЛИ 10 в начале каждого полупериода питающего напряжения производят запись управляющего кода m в счетчик 5 и устанавливают статический триггер 11 в состояние, при котором через элемент И 8 импульсы 1,„(29) с генератора 12 импульсов проходят на счетный вход счетчика и заполняют его. В момент переполнения счетчика 5 импульс переноса устанавливает статический триггер 1! в состояние, запрещающее прохождение тактовых импульсов на вход счетчика 5. В начале слс5

<0

35 дующего полупериода процессы повторяются, и в результате на выходе статического триггера 11 вырабатывается последовательность Q импульсов (30 и 31) переменной длительности (фиг. 2), начало которых совпадает с моментом переполнения счетчика 5 и зависит от величины управляющего кода

m, а конец — с началом следующего полупериода. Управляющие импульсы Q далее поступают на вход распределителя 14 имnóëüñîâ, на управляющие входы которого поступают сигналы U E, U i (19 и 20) и U>

U2 (21 и 22), несущие информацию о знаке полупериода питающего напряжения и знаковый разряд входного сигнала m. В данном случае в качестве распределителя импульсов могут быть использованы четыре микросхемы 4И-НЕ с открытым коллектором, на входы которых наряду с импульсами Q поступает нужная комбинация сигналов UE, !.>а, U2, в1дп m u sign m.

Коррекция зависимости статической характеристики устройства от частоты и формы питающей сети обеспечивается следующим образом. В моменты времени, определяемые импульсами fE, в счетчик 6 записывается заранее выбранное число Мо, превышающее ! сл — --, где !с. » — минимальное значение час(с ннн тоты питающей сети, и на время действия сигналов Un UE, сформированных триггером

Шмидта 2, через элемент И 7 с генератора 12 импульсов поступают импульсы на вычитающий вход счетчика 6.

В результате на выходах счетчика 6 в конце первого полупериода будет число ! сл

Лгп == Мо — — —, которое с помощью импульfñ сов !2, f2 переписывается в регистр 16 памяти.

Корректирующий сигнал Лгп изменяется в диапазоне

Мл — — - -"-- (:Лгп (М, л

fc .лнн fc чанс

plyÿ обеспечения необходимой точности компенсации влияния изменения частоты сети 4 следует увеличивать разрядность устройства на v единиц. Дополнительное число разрядов может 6E>ETb подсчитано по формуле

S !

Оькс 1

fc нон (—— ) услал танака где S — диапазон изменения корректирующего сигнала Лm.

В результате число импульсов, поступающих на вход счетчика 6 от генератора 12 импульсов, и, как следствие, код на выходе счетчика 6 и регистра 16 будут соответствовать частоте питающей сети. Этот код в качестве первого слагаемого поступает на первый вход сумматора 13, на старшие разряды второго входа поступает сигнал управления

1236421

m, а на младшие разряды — сигнал m-.

Введение дополнительных разрядов сигнала

mcM позволяет осуществить регулировку начального участка характеристики устройства при изменении условий работы системы (т. е. для компенсации момента трения в электроприводах). Выходной сигнал с сумматора 13, равный m + гп + сътп, подается на информационные входы счетчика 5 и с появлением установочного импульса этот код записывается в счетчик 5.

При уменьшении частоты питающей сети ниже расчетной, например, в кратковременном аварийном режиме, для того, чтобы избежать неправильного функционирования устройства, введен элемент И-НЕ 9, фиксирующий нулевой код счетчика 6 и запрещающий прохождение тактовых импульсов на вход счетчика 6.

Частота тактирующих импульсов f,„äëÿ известных решений связана с номинальной частотой сети питания fc отношением

f,„=1с. 2, м4

Из зависимости т = f (m) предлагаемого устройства (фиг. 4) видно, что при малых значениях входного сигнала прямые практически совпадают, а расхождение при больших m (близких к 2") несущественно отра5 жается на качественных показателях сис темы.

Указанные технические преимущества достигаются тем, что к основному управляющему сигналу m прибавляется коррек1р тирующий сигнал Лгп + m--, зависящий от частоты, формы питающей сети и начальных условий, т. е. компенсации момента трения в следящих системах.

Формула изобретения

15 где N — разрядность управляющего кода m.

Относительная ширина управляющего импульса при этом зависит от величины входного сигнала следующим образом: =, — ; = — (—,—.) —,,.-., где 4 — текущее значение частоты питающего напряжения;

fcso. — номинальное значение частоты питающего напряжения;

T„= —;

f, m — текущее значение входного сигнала.

Частота тактируемых импульсов 1,„устройства связана с номинальной частотой сети питания fñ -. соотношением где V — дополнительное число разрядов для обеспечения необходимой точности компенсации влияния изменения частоты f,.

Относительная ширина управляющего импульса устройства может быть определена следующим образом: т, m Лтп i

Из зависимости т = f (m) известного решения (фиг. 3) видно, что при изменении частоты питающей сети статическая характеристика меняется существенно, особенно при малых значениях входного сигнала m, что на пониженной частоте, например в следящих системах, может привести к автоколебаниям системы, а на повышенной частоте питающей сети — к значительной статической ошибке.

Устройство для цифрового управления асинхронным двигателем, содержащее последовательно соединенные триггер Шмидта, вход которого подключен к источнику переменного напряжения, и формирователь импульсов, а также статический триггер, генератор импульсов, счетчик, выход которого подключен к первому установочному входу статического триггера, распределитель импульсов и усилитель мощности, отличаюи ееся тем, что, с целью повышения точности работы устройства путем компенсации зависимости статической характеристики от частоты и формы питающего напряжения, в него введены второй формирователь импульсов, элемент ИЛИ, второй элемент И, элемент

И-НЕ, а также последовательно подключенные второй триггер Шмидта, первый элемент

И, второй счетчик, регистр памяти и сумматор, вход элемента И-НЕ подключен к выходу второго счетчика, а выход — к третьему входу первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов и первому входу второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу статического триггера и первому входу распределителя имl1ульсов, а выход — к перво4О му входу первого счетчика, к второму входу которого подключен выход сумматора, третий вход первого счетчика подключен к выходу элемента ИЛИ и второму входу статического триггера, первый вход которого подключен к выходу первого счетчика, первый вход элемента ИЛИ подключен к выходу второго формирователя импульсов и второму входу второго счетчика, а второй вход к выходу первого формирователя импульсов и второму входу регистра памяти, вход второго формирователя импульсов подключен к выходу второго триггера Шмидта и второму входу распределителя импульсов, третий вход которого подключен к выходу первого триггера Шмидта, вход которого подключен к входу второго триггера Шмидта, выход

55 распределителя импульсов подключен к усилителю мощности.! 236421

&сьъя

17

10 Л ттч

0Л 1 à — 1 Г г т г 1 г з1

ГЛ Г:1 Г 1

24

2б

27

- 0.1 . !

2 1ГШШШЙШЙШШШШШi г-! г — гч

ГЧ Г Г.::!. ! фда 2

1

Составнтссть В. Коро 1ев

Редактор Н. Тупица Техрсд И. Верее Корректор Л. Тяско

Заказ 3088/49 l ираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобрегений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 415

Филиал ППП «Патент::., г. Ужгород, ул. Проектная, 4