Устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока

 

Изобретение относится к системам автоматического регулирования. Целью изобретения является повышение точности регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока. Устройство реализует интегральный закон регулирования скорости и содержит первый реверсивный счетчик 7, выполняющий роль интегратора, для которого предусмотрен контроль переполнения и обнуления, второй реверсивный счетчик 14, делитель частоты 13, инвертор 17 и логические элементы И-НЕ 15,16. За Щ1КЛ измерения, задаваемый генератором 3 эталонной частоты, производится измерение отклонения текущей скорости от задания и формируется сигнал управления. Разгон электродвигателя осуществляется с разной интенсивностью для безударного пуска, а выход на заданную скорость - без перерегулирования. 2 ил. Ш (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1370709 А1 (5Н 4 Н 02 P 5/06

Б

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4090681/24-07 (22) 29.05.86 (46) 30.01.88. Бюл. !! 4 (71) Научно-производственное объединение "Черметантоматика" (72) Е.Е. Зайцев и Т.M. Самоходкина (53) 621.316.718(088.8) (56) Анторское свидетельство СССР

У 900391, кл. Н 02 P 5/06, 1982.

Авторское свидетельство СССР

11! 849137, кл. Н 02 P 5/06, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к системам автоматического регулирования.

Целью изобретения является повышение точности регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока. Устройство реализует интегральный закон регулирования скорости и содержит первый реверсивный счетчик

7, выполняющий роль интегратора, для которого предусмотрен контроль переполнения и обнуления, нторой ренерсинный счетчик 14, делитель частоты

13, иннертор 17 и логические элементы И-НЕ 15, 16. 3а цикл измерения, задаваемый генератором 3 эталонной частоты, производится измерение отклонения текущей скорости от задания и формируется сигнал управления. Разгон электродвигателя осущестнляется с разной интенсивностью для безударного пуска, а выход на заданную скорость — беэ перерегулирования, 2 ил.

13 70709

ЭВ

Изобретение относится к электротех««««не, а именно к системам автоматического регулирования скорости вращения электродвигателей постоянного тока, и может быть использовано для стабилизации частоты вращения электродвигателей постоянного тока в установках, где необходимо обеспечить высокую точность поддержания скорости.

Целью изобретения является повышение точности регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока.

На фиг. 1 изображена схема устройства лля регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока; на фиг. 2 — диаграммы следования импульсов, Устройство содержит элементы 1 и

2 задержки (формирователи импульсон), генератор 3, триггер 4, ключ 5, блок

6 задания, счетчик 7, мультиплексор

8, блок 9 памяти, элемент ИЛИ 10, цифроаналоговый преобразонатель 11, датчик 12 скорости, причем выход элемента 1 задержки соединен с первым входом триггер» «, прямой выход которого присоединен к первому входу ключа 5, втор<-й вход которого присоединен к ныхсду г :«=р ра 3 эталонной частоты, а чьжод — «суммирующему входу сч. счика 7, =:ходы записи которого пр«««оединепы к ньжодам блока

6 задания, выход элемента 2 задержки присоедине. к вход) разрешения записи блока 9 памяти, делитель 13 частоты, реверсив««ь«й счетчик 14, дна элемента ЗИ-ИЕ 15 и I6, иннертор 7 и элеме ат И вЂ” Ill. 18, причем счетчик 7 выголне н ре не рс-«н ным, ключ 5 — переключающим. И «нерсныи выход триггера

4 грисоединен к третьему сходу ключа

5, четвер.«ыи вход которого присоединен к выходу датчика 12 скорости, » нторои «ыход — к вычитающему нх:,-,,у счетч««кл 7, н:.од раэре««ения запис« которого присоединен к выходу элеменга 1 задержки, » нхоa vãòàíîâêè нуля счетчика 7 присоединен через иннертор 17 к второму « ходу триггера 4 и

K выходу перехода через нуль счетчика 7, информационные выходы которого присоединены к сои гнетствующим входам бл кл 9 ««; мяч и, входы знака

"+" и "-" этс;го блока присоединены соответстн"н««о к прямому и инверсному выхо;«лм триггера 4, а выходы знака

"+ и "-" блока 9 памяти — соотнетстненно к первым входам элементов

ЗИ-ИЕ 15 и 16, вторые входы которых

««рисоединены к выходу мультиплексор» 8, а выходы присоединены соответственно к вычит»ющему и суммирующему входам реверсивного счетчика 14, информационные выходы которого присоединены к входам цифроаналогового преобразователя !1, а также к входам элементов ИЛИ 10 и И-HF. 18, выходы которых присоединены соответственно к третьим входам элементон ЗИ-НЕ 15 и 16. Управляющие нходы мультиплексора 8 присоединены к соответствующим выходам блока 9 памяти, а информационные входь« мультиплексора 8 через делитель 13 частоты присоединены к выходу генератора 3 эталонной частоты и входу элемента 2 задержки, выход которого присоединен к входу элемента 1 задержки. Выход цифроаналогового преобразователя 11 является выходом устройства для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока.

Ключ 5 состоит иэ элемента 2И 19

»ыход которого присо" динен к первым входам элементов 2И-HI . 20 и 21, ныходы которых яв.:яются выходами ключа 5, а вторые входы — первым и третьим входами ключа «. Входы элемента 2И 19 являются втор,!M и четвер-т«м Входами ключ» 5.

Устройство для регулирования частоты вращения электр« двигателя постоянного тока рабочаст следующим образом.

За цикл и-«мере ««ич „з »дан аем«,«й«генер»тором 3 ",талонной частоты, про««энодится измерение отклонения текущей скорости от задания, и измеренный сигнал используется для формирования сиг««алл управления.

Генератор 3 этлло «ной члстзты вырлбать«гает последов»тел,несть «.мпу;«ьсо««, причем дли сель»ость ««мпульсон высоксга уровня определяю««,т щля «.««терг-.ал «-.мерен«я, ««о много раэ пр .ышает д.«ит:-l.;îñò«импульс . н низко» уаоння с „, во время которэй г«р .:з::одится по готовка к следующему а««клч измерения, ,ji ред началом и-:мерения н счет,:«к

7 «и "дваритель««о эап««с»««код задания

-кс рости из блс «а 6»»дания, тр«««гер находится в исх",.««о-.. тоянии (0"

II 1I прямом выход« «! — и» и. нерс3 1370709

15 где К

35

55 ном), а реверсивный счетчик 14 обнулен ° Измерение начинается с приходом на вход клк. а 5, состоящего иэ логических элементов 2И и 2И-НЕ, сигнала высокого уровня, соответствующего

"1", с выхода генератора 3. При этом импульсы от датчика 12 скорости через элементы 2И 19 и 2И-HE 21 поступают на вычитающий вход счетчика 7.

В результате вычитания на выходе счетчика 7 образуется код величины отклонения скорости от заданной, равный

Ки, код отклонения скорости от заданной на выходе счетчика 7; код задания скорости, код измеряемой скорости.

Если измеряемая в данный момент . скорость меньше заданной, т.е, К > О, L то после окончания цикла измерения на выходе счетчика 7 в результате вычитания остается количество импульсов, пропорциональное отклонению скорости от заданной со знаком "-". Если измеряемая скорость превышает заданную, т.е. -K аО, то в результате вычитания счетчик 7 переходит через нуль, и на его выходе перехода через, нуль появляется короткий импульс, соответствующий "О", перебрасывающий триггер 4 в другое состояние(" 1" на прямом выходе, "О" — на инверсном), а на выходе инвертора 17 появляется сигнал "1", устанавливающий счетчик

7 в нулевое состояние. При этом импульсы от импульсного датчика 12 скорости через элементы 2И 19 и 2И-HE

20 начинают поступать на суммирующий вход счетчика 7. Цикл измерения за- . канчивается с приходом от генератора

3 сигнала низкого уровня. По этому сигналу срабатывает элемент 2 задержки„ который вырабатывает импульс, разрешающий запись кода отклонечия скорости в блок 9 пямти. Знак отклонения скорости определяется по состоянию триггера 4, Если за цикл измерения триггер 4 не изменял своего состояния, то отклонение запишется в блок 9 памяти со знаком "-", если изменялсо знаком "+". По заднему фронту имо пульса от элемента 2 задержки срабатывает элемент 1 задержки, сигналом на выходе которого триггер 4 возвра-. щается в исходное состояние, и раэрешается запись кода задания скорости из блока 6 задания в счетчик 7.

Длительность импульсов низкого уровня генератора 3 эталонной частоты выбирается больше суммы импульсов элементов 1 и 2 задержки, т.е. С„ > о, + ь . Диаграмма следования импульсов представлена на фиг. 2.

С приходом импульса высокого уровня с генератора 3 цикл измерения отклонения частоты от заданной повторяется. Одновременно сигнал, пропорциональный коду отклонения скорости от заданной, с выхода блока 9 памяти поступает на управляющие входы мультиплексора (коммутатора) 8.

В зависимости от величины кода от, клонения к выходу мультиплексора 8 подключается один из его информаци" онных входов. На информационные входы мультиплексора 8 поступают импульсы различной частоты от делителя

13 частоты, В момент пуска, когда отклонение имеет максимальное значение, на выходе мультиплексора 8 появляется сигнал низкой частоты. Этот сигнал через элемент ЗИ-HE 16 поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 14, В реверсивном счетчике 14 происходит суммирование импульсов низкой частоты, в результате код на его выходе медпенно растет. Сигнал с выхода реверсивного счетчика 14 поступает на вход цифроаналогового преобразователя

11, где преобразуется в аналоговый сигнал, который используется в качестве задания для аналоговой системы регулирования скорости с пропорциональным регулятором скорости. При этом цифровой контур обеспечивает заданную точность поддержания скорости, а аналоговая система обеспечивает заданное быстродействие и динамические качества. Таким образом, при пуске осуществляется медленное нарастание скорости, что особенно важно при пуске механизмов с зазором. При уменьшении кода отклонения скорости от заданной увеличивается частота импульсов на выходе мультиплексора

8. В результате происходит быстрое суммирование импульсов на реверсивном счетчике 14, код на его выходе, быстро растет, быстро увеличивается сигнал на выходе цифроаналогового преобразователя 11 и происходит дальнейший интенсивный разгон привода.

1370709

При подх,-. де < коро сти к заданной, r.e . когда отклонение близко к нулю, частота следования импульсов от мультиплексора 8 снова уменьшается, суммирование импульсов в реверсивном счетчике 14 осуществляется с низкой <астотой. Это обеспечивает плавный подход к заданной скорости, т.е. разгон привода с минимальным перерегулированием. Если текущая скорость становится больше заданной, т.е.

К < О, на первом входе элемента ЗИ-НЕ

1б появляется сигнал, соотцетствующий "0", а на первом входе элемента

ЗИ-НЕ 15 появляется "1" и импульсы от мультиплексора 8 через элемент

ЗИ-НЕ 15 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 14, в результате уменьшается сигнал на его выходе и соответственно на выходе цифроаналогового преобразователя 11.

При отклонении, равном нулю, импульсы на выход мультиплексора 8 не проходят, для чего информационный вход

В соединяется с общей шиной. В устройстве предусмотрен контроль переполнения счетчика. При появлении на вгех выхо;ах реверсив ого счетчика

14 сиг,:.лов, c

И-HE 18 появля<. c с<<." «ал, -,оответ;.тнуюцнй "0", з: ".< ещаю«гий прохож < . ние им;; y!Ib;" ог< <4 i - ° « ир,<<<;щи<< Rxc<„I ревене; нного сч: .. ь. 14.

Пг.и ояв;<ени<< «вс- х выхо Ià. реверсивногс счетчика <4 сиг"-ло;:. сов ответгт<;у щих логическим ну<гя<м., н» выход<. элемента ИЛ1< 10 появпяе гся сигнал, convrrexc-.а., щий "0", запр "щающий прокожд<.н;.е: <«,<г<ьсов на вычитаюшии вход ревеэсив;«.- о счет;нка

В мсме т останова прив«да реаерсивный r÷å и, 14 подачей импульса на вход установки нуля обн i:;ÿeòñÿ.

В устройстве рев-. р . Iirikbrr счет;ик

; -< выпол;1 .<ет фy Hëöèè чР(!цзо<2ого г<1 Г<— гратора. Это позволяе- обеспечи..а" высокую точность pci.ó«ирования час-. тоты <зра«1ения ., Разгон;<ривода )cv ществляется е pëçíîé ин е<чсивнос<ью, :,то позволяет об-спечить безударный пуск и выход на заданную скорость без перерегулирования.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для регулирования час-тоты вращ< «ия э ектродвигателя ;Iocr;,45

50 «ше< у и сy: ÷r«;,, ющему входам второго р<-Ikep . III krc r ". четчика, информационг,<=

30 <

4G яв«ого тока, содержащее первый и второй элементы задержк<:, генератор эталонной частоты, триггер, ключ, блок задания, первый счетчик, мультиплексор, блок памяти, элемент ИЛИ, цифроаналоговый преобразователь, датчик скорости, причем выход первого элемента задержки соединен с первым входом триггера, прямой выход которого присоединен к первому входу ключа, второй вход которого присоединен к выходу генератора эталонной частоты, а выход — к суммирующему входу первого счетчика, входы записи которого присоединены к выходам блока задания, выход второго элемента задержки присоединен к входу разрешения записи блока памяти, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования частоты вращения, в него дополнительно введены делитель частоты, второй реверсивный счетчик, два элемента ЗИ-НЕ, элемент И-НЕ, инВертор при этом первый счетчик выполнен реверсивным, а ключ выполнен пере- ключающим, инверсный выход триггера присоединен к третьему входу ключа, четвертый вход к оторого присоединен к выходу датчика скорости, а второй выход — к вьг<и<-ающему входу первого сче1чика, вх<,1 разрешения записи которого присосл;нен к выходу первого элемента зацер-.<и, а вход установки нуля того сче «<ика присоединен через ннаертор к в "оро.ly входу триг гера lr к выходу перехода через нуль первого счетчика, информационные выходь< которого присоединены к соответг-,âóko<öèì входам блока памяти, входы .-;пака "+" и -" " г(

3ki3K3 "+ и "-" блока памчти присоединены соответственно к первым входам первого н второго элементов ЗИ-НЕ, вторые вхоIIbl которых присоединены

r IkbIXCP МУЛЬт«ПЛЕКСОРа, а ВЫХОДЫ

I пг н -оелгт; pcго присоединены к, .:-ам циф «<аналог:«ого преобразова: <«, а также к вк .за< лементов

И-<1Е, -зыходр< о-.орых присоеди<:.:<ь< соответствен:.;о к третьим выходам

"ле«<ентов ЗИ-ПЕ, управляющие входы

Y. .. Tнплекс;.ра пр«.-<-единены к соотвот< таующим <<,:ход<.-ч блока памяти, 7 1370709 а информационные входы мультиплексора через делитель частоты присоединены к выходу ге ератора эталонной частоты и входу второго элемента задержки, выход которого присоединен к входу первого элемента задержки, выход цифроаналогового преобразователя является выходом устройства.

Фцг !

Ли О

Лог

Составитель 10. Воробьев

Техред М.Ходанич

Корректор В. Бутяга

Репактор Е. Копча

Заказ 425/52 Тираж 583

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

i1 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписш е

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. !1р сктная, 4