Электропривод постоянного тока

 

Изобретение относится к электротезснике , в частности к системам стабилизации скорости вращения электродвигателей постоянного тока с частотно-фазовыми дискриминаторами в канале регулирования. Целью изобретения является повышение качества регулирования скорости электропривода . Электропривод содержит электродвигатель (ЭД) 1 тока, подключенный к выходу силового коммутатора (СП) 2, снабженного модулирующим и реверсирующим входами, датчик частоты 3 вращения ЭД,-задатчик 11 направления вращения ЭД, частотно-фазовый дискриминатор (ЧФД) 4, выход которого связан с модулирующим входом СП 2, первьй и второй входы ЧФД 4 соединены с выходами датчика частоты 3 и .генератора 5 задающих импульсов, логи (Л ческий блок 6, состоящий из инвертора 7, первого 8 и второго 9 элементов И и элемента ИЛИ 10, а также

А1

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУВЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

„„SU„„>ЛЫЫ дд 4 Н 02 Р 5/06 (21) 3934212/24-07 (22) .22.07.85 (46) 23,11.86. Бюл. 9 43 (71) Ивановский ордена "Знак Почета" энергетический институт им. В.И.Ленина (72) М.В. Фалеев, А.Н. Ширяев и P.M. Трахтенберг (53) 621.316.718.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 928575, кл. Н 02 P 5/06, 1982.

Трахтенберг P.M. Импульсные астатические системы электропривода с дискретным управлением. — М.: Энергоиздат, 1982, с. 38. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам стабилизации скорости вращения электродвигателей постоянного тока с частотно-фазовыми дискриминаторами в канале регулирования. Целью изобретения является повышение качества регулирования скорости электропривода. Электропривод содержит электродвигатель (ЭД) f тока, подключенный к выходу силового коммутатора (СП) 2, снабженного модулирующим и реверсирующим входами, датчик частоты 3 вращения ЭД,.задатчик 11 направления вращения ЭД, частотно-фазовый дискриминатор (ЧФД) 4, выход которого связан с модулирующим входом СП 2, первый и второй входы ЧФД 4 соединены с выходами датчика ча"òàòû 3 и гене- ф ратора 5 задающих импульсов, логический блок 6, состоящий из инверто ра 7, первого 8 и второго 9 элементов И и элемента ИЛИ 10, а также

12724 третий элемент И 12, одновибратор (ОВ) 15, первый 12 и второй 13 элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход второго элемента 13 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ связан с реверсирующим входом СП 2.

В зависимости от направления вращения ЭД 1 выходной сигнал задатчика

11 принимает значение логической

"1" или логического "0". Увеличение скорости вращения ЭД 1 приводит к росту частоты вращения ЭД и изменению относительной длительности сигнала, поступающего на модулирующий вход СП 2. При работе на средних и больших частотах вращения обеспечи52

1 вается высокое качество регулирования, т. к. перевод ЭД 1 в режим противоключения производится только при значительном отклонении частоты вращения ЭД от заданного значения.

При работе ЭД на частоте вращения, близкой к нулю, относительная длительность широтно-импульсного сигнала с выхода ЧФД 4 меньше длительности импульса ОВ 15, что приводит к чередованию режимов противовключения и динамического торможения ЭД. Предельная величина тормозного момента зависит от длительности импульса

ОВ 15. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам стабилизации скорости вращения электродвигателей постоянного тока с частотно-фазовыми дискриминаторами в 5 канале регулирования.

Целью изобретения является новышение качества регулирования скорости электропривода.

На фиг. представлена функциональная схема электропривода постоянного тока; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу электропривода.

Электропривод содержит электро- двигатель 1 постоянного тока, под-.

Këþ÷åííûé к выходу силового коммутатора 2, выполненного по мостовой схеме и снабженного модулирующим и реверсирующим входами, датчик 3 частоты вращения электродвигателя, выход которого соединен с первым входом частотно-фазового дискриминатора 4, второй вход которого подключен к выходу генератора 5 задающей частоты, и логический блок 6, .содержащий инвертор 7, первый 8 и второй 9 элементы И и элемент ИЛИ 1О, причем выход первого элемента И 8 соединен с первым входом элемента

ИЛИ 10, выход второго элемента И 9 соединен с вторым входом элемента

ИЛИ 10, первый вход второго элемента

И 9 подключен к входу инвертора 7 и выходу задатчика 11 направления 3

2 вращения, а выход инвертора 7 соединен с первым входом первого элемента И 8, выход частотно-фазового дискриминатора 4 подключен к модулирующему входу силового коммутатора 2.

Кроме того, электропривод содер.жит первый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 12, первый вход которого соединен с выходом частотно-фазового дискриминатора 4, а второй вход — с выходом задатчика 11 направления вращения и вторым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13, первый вхоД которого соединен с выходом третьего элемента И 14, первый вход которого подключен к выходу первоro элемен-. та ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12, а второй вход соединен с выходом одновибратора 15, вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 10, первый и второй входы частотно-фазового дискриминатора 4 соединены с вторыми входами первого 8 и второго 9 элементов И соответственно, а выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 подключен к реверсирующему входу силового коммутатора 2. Электродвигатель 1 включен в диагональ моста силового коммутатора 2, выполненного на транзисторах 16-19.

Электропривод работает следующим образом.

1272452 о 5Р (4) (6) у = (т г5 tS 4

У

Т 2П!2

3

Частота сигнала датчика 3 частоты вращения электродвигателя 1 определяется зависимостью где — опорная частота, подаваемая в обмотки питания датчика 3; (— частота вращения, прапор- 10

ВР циональная частоте вращения вала электродвигателя 1, f2+1 — коэффициент, знак которого определяется направле- 15 нием вращения вала электродвигателя 1; частота вьглоднаго сигнала

3 ) датчика

Такой закон изменения частоты 20 выходного сигнала датчика 3 обеспечивает высокую частоту поступления в частотно-фазовый дискриминатор 4 информации об угловом положении и скорости вращения электродвигателя 1 25 даже в том случае, если = О, и позволяет получить широкий (до

10000:1 и выше) диапазон изменения и регулирования скорости вращения двигателя 1. 30

Частотно-фазовый дискриминатор 4 пропорционального типа в режиме частотного сравнения сигналов задания и обратной связи имеет релейную характеристику: при 14, < 14 на выходе дискриминатора. 4 единичный сигнал; (2) при f. )f на выходе дискри4-1 4. минатора 4 нулевой сигнал, где f — частота сигнала на первом

4-! входе дискриминатора 4; частота сигнала на втором

4 входе дискриминатора 4.

В режиме фазового сравнения входных сигналов, когда f =$ вы

4! 4.2

1 ходной сигнал дискриминатора 4 представляет собой последовательность широтно-импульсно †модулированн сигналов с частотой oTHoeHTeJIbЭ ная длительность которых !. прапор- gp

4 циональна разности фаз сравниваемых сигналов где 4Р и !1! — фазы входных сигна42 44 лов дискриминато4 ра 4 на втором и первом его входах соответственно; период частоты (4,2 4Л число меток датчика 3 на один оборот.

В режиме фазовой синхронизации частоты на входах дискриминатора 4 равны и, следовательно, равны и частоты сигналов генератора 5 задающей частоты f и датчика 3(5 з

Из равенства (4) с учетом выражения (1) следует, что

f, (5)

BP p

При правом направлении вращения электродвигателя 1, когда выходной сигнал задатчика 11 направления вращения соответствует логической " 1", увеличение скорости вращения электродвигателя 1 приводит к росту частоты f с датчика 3 частоты вращез ния. Широтно-импульсный сигнал, относительная длительность которого равна 14, поступает на модулирую4 щий вход силового коммутатора 2.

Сигнал логической "1" с выхода задатчика 11 разрешает прохождение импульсов с генератора 5 задающей частоты через элемент И 9 и элемент

ИЛИ 10 на запуск одновибратора 15.

При работе на средних и больших скоростях вращения электродвигателя 1 относительная длительность импульса одновибратора 15 определяется соотношением где „ — длительность импульса одновибратора 15, которая меньше относительной длительности широтно-импульсного сигнала 74 с выхода частотно-фазового дискриминатора 4.

Так как в этом случае на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 в течение промежутка времени 1" присутствует сигнал логического "0", на выходе элемента И 14 сигнал также равен погическому "0", а на реверсируюцем входе силового коммутатора 2 присутствует сигнал логической "1".

1272452 3< т 5 Д а (7) Происходит чередование режимов прямого включения и динамического торможения электродвигателя 1 (фиг. 2 и, участок 4 ). При увеличении частоты сигнала с датчика 3 уменьшается величина.г на выходе частотно-фазо4 вого дискриминатора 4, при этом сначала увеличивается промежуток времени работы электродвигателя 1 в режиме динамического торможения и скорость его вращения уменьшается, что приводит к снижению частоты 1 с датчика 3. Если создаваемой величины тормозного момента электродвигателя 1 оказывается недостаточно ,для поддержания заданного значения скорости вращения электродвигателя

1 и величина 1 продолжает уменьшаться до значения г и ниже, в

15 этом случае в течение интервала времени, равного (g, -1 ), на выходе элемента И 14 появляется сигнал логической "1", что приводит к переводу электродвигателя 1 в режим противовключения, так как на реверсирующем входе силового коммутатора 2 появляется сигнал логического "0" (фиг. 2а, участок.б )..

Таким образом, в предлагаемом устройстве перевод двигателя в режим противовключения производится только при значительном отклонении частоты вращения o ã заданного зна.чения, чем обеспечивается высокое качество ее регулирования при средних и больших частотах вращения электродвигателя 1.

При работе электродвигателя 1 на частоте вращения, близкой к нулю, относительная длительность широтно.импульсного сигнала с выхода частотно-фазового дискриминатора 4 обычно меньше, чем длительность импульса одновибратора 151, . При этом электродвигатель 1 работает в следующих режимах (фиг. 2): при

О < 1 < 1 — прямое включение; при

t„< t < — противовключение;

15 при Т вЂ” динамическое

15 "I торможение.

При изменении фазы импульсного сигнала с датчика 3 в пределах от до 0 происходит увеличение

4 средней величины напряжения на электродвигателе 1 от значения, необходимого для поддержания заданного значения скорости вращения, до g О

15 где LI — напряжение питания силоЬ ого коммутатора 2. При этом чередуются режимы противовключения и динамического торможения электродвигателя 1, а величина тормозного момента не превышает

0 где М вЂ” тормозной момент, развиваемый электродвигателем I

Rа — сопротивление якорной обмотки электродвигателя 1.

Предельная величина тормозного

15 момента зависит от длительности импульса одновибратора 15, которая выбирается с учетом допустимых значений момента, развиваемого применяемым электродвигателем и определяемого его конструктивными особенностями при обеспечении необходимого быстродействия электропривода.

Работа электропривода при левом направлении вращения электродвигателя 1 аналогична работе электропривода при правом направлении вращения (фиг. 2 S ), но в этом случае одновибратор 15 запускается импульсами выходного сигнала датчика 3 скорости вращения, разрешение на прохождение которых через элемент И 8 обеспечивается сигналом логического

"0" с задатчика 11 направления вращения электродвигателя 1.

З5 Ограничение тормозного момента при работе на низких скоростях вращения электродвигателя 1 позволяет снизить броски момента и величины ускорений в переходных режимах

40 и, следовательно повысить качество регулирования.

Формула изобретения

Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, подключенный к выходу силового коммутато- . ра, выполненного по мостовой схеме

50 и снабженного модулирующим и реверсирующим входами, датчик частоты вращения электродвигателя, выход которого соединен с первым входом частотно-фазового дискриминатора, $$ второй вход которого подключен к выходу генератора задающей частоты, и логический блок, содержащий инвертор, первый и второй элементы И и

1:> " 4 5g а) Составитель И.Рожкова

Техред И.Попович

Редактор И.Николайчук

Корректор A.Зимокосов

Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6347/54

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 элемент ИЛИ, выход первого элемента

И соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход второго элемента И соединен с вторым входом элемента ИЛИ, первый вход второго элемента И подключен к входу инвертора и выходу задатчика направления вращения, а вьгход инвертора соединен с первым входом первого элемента И, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью 10 повышения качества регулирования, в него введены одновибратор, первый и второй элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и третий элемент И, причем выход частотно-фазового дискриминатора соеди- 15 нен с модулирующим входом силового коммутатора и первым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй

ВХОД КОТОРОГО ПОДКЛЮЧЕН К ВЫХОДУ задатчика направления вращения и второму входу второго элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход третьего элемента И подключен к Выходу первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а второй вход третьего элемента И соединен с выходом одновибратора, вход которого подключен K выходу элемента

ИЛИ, первый и второй входы частотнофазового дискриминатора соединены с вторыми входами первого и второго элементов И соответственно, а выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к реверсирующему входу силового коммутатора.