Цифровая система регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока

 

Изобретение относится к системам управления автоматизированным электроприводом. Цель изобретения - ттовьшение динамической точности. Цифровая система регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока содержит задатчик 1 кода частоты вращения , цифровое регулирующее устройство 2, усилитель 3 мощности, источ- .ник 4 силового напряжения, двигатель 5 постоянного тока, датчик 6 тока, связанный с устройством 2 через аналого-цифровой преобразователь 8, импульсный датчик 7 частоты вращения, связанный с устройством 2 через управляемый преобразователь 9 частотакод следящего типа, которьй по входу 11 управления связан с задатчиком 1 через устройство возведения в квадрат . Последнее позволяет обеспечить постоянство чувствительности преобразователя 9 и повысить динамическую точность системы в щироком диапазоне значений частоты вращения. 1 з.п, ф-лы, 2 ил. S. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 С 05 В 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ сис, ;,,„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/ ц (54) ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ

ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к системам управления автоматизированным электроприводом. Цель изобретения повышение динамической точности. ЦифК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4088780/24-24 (22) 10 ° 07 ° 86 (46) 07.04.88. Бюл. - 13 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) Б.А.Фурман, В.M,Ëåùåíêî и В.И.Ольшевский (53) 62-50 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 738080, кл. Н 02 P 5./00, G 06 3/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР

У 1229727, кл. С 05 В 13/02, 1984.

ÄÄSUÄÄ 1386959 А1 ровая система регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока содержит задатчик 1 кода частоты вращения, цифровое регулирующее устройство 2, усилитель 3 мощности, источник 4 силового напряжения, двигатель

5 постоянного тока, датчик 6 тока, связанный с устройством 2 через аналого-цифровой преобразователь 8, импульсный датчик 7 частоты вращения, связанный с устройством 2 через управляемый преобразователь 9 частотакод следящего типа, который по входу

11 управления связан с эадатчиком f через устройство возведения в квадрат. Последнее позволяет обеспечить постоянство чувствительности преобразователя 9 и повысить динамическую точность системы в шираком диапазоне значений частоты вращения. 1 э.п. ф-JIbl > 2

1386959

Изобретение относится к системам управления автоматизированным электроприводом, а именно к системам авто-. матического регулирования частоты вращения электроприводами постоянного тока с применением цифровой техники.

Цель изобретения — повышение динамической точности системы цифрового регупирования. 10

На фиг.1 представлена структура системы регулирования; на фиг.2 схема управления преобразователя час-тота-код.

Система содержит задатчик 1 кода !5 частоты вращения, цифровое регулирующее устройство 2 с входом синхронизации и информационными входами, усилитель 3 мощности, выполненный как тиристг рный преобразователь со схемой 20 управления, источник 4 силового нап-. ! ряжения, двигатель 5 постоянного тока, датчик 6 тока двигателя, импульсный,цатчик 7 частоты вращения, пре образователь 8 аналог-код, управляемый преобразователь 9 частота †к следящего типа, частотным входом .С связанный с импульсным датчиком 7 скорости, вход 11 кода управления, выходную информационную шину 12:и 30 устройство 13 возведения в квадрат.

Управляемый преобразователь 9 частота-код содержит генератор 14 частоты, П-триггер 15, первый 16 и второй 17 двухвходовые элементы И, реверсивный счетчик 18, регистр 19, формирователь 20 коротких импульсов, первый 21 и второй 22 преобразователи код-частота и делитель 23 частоты.

Цифровая система регулирования ра- 10 ботает следующим образом, Система представляет собой двухконтурную ЦАСР частоты вращения двигателя с внешним контуром регулирования частоты вращения и внутренним контуром регулирования тока якоря двигателя. Алгоритмы регулирования закладываются в память цифрового регулирующего устройства, в том числе и микропроцессорного. Для обеспечения,.

"50 работы устройства ? вся информация, поступающая на его входы, должна быть представ. пена в форме параллельного двоичного кода. Код задания значений частоты вращения вырабатывается задатчиком 1, код значений тока якоря двигателя — датчиком б тока (нунт в якорной цели) в сочетании г вторичным греобразователем 8 аналегкод, код истинных значений частоты вращения — импульсным датчиком 7 в сочетании с управляемым преобразователем 9 частота-код.

Регулирующее устройство 2 в соот«етствии с запрограммированным алгоритмом вычисляет код регулирующего. воздействия, управляющий работой тиристорного преобразователя 3 со схемой управления, включающей и схемы преобразования выходного кода устройства 2 в сигналы импульсно-фазового управления. Якорная цепь двигателя 5 подключена к выходам преобразователя

3, питающегося от источника 4 силовсго напряжения. Цикличность работы регулирующего устройства синхронизируется по частоте и фазе переключений переменного напряжения на анодах тиристорного преобразователя благодаря связи устройства 2 с источником 4 силового напряжения. В качестве сигнале датчика тока используется напряжени", снимаемое с шунта в якорной цели двигателя.

Особенность рабсты системы зак ...> чается в возможностях, которые связ:-.— ны с применением специального управляемого преобразователя 9 час— тота-код, вход 11 управления которого связан с выходом датчика 1 через устройство 13 возведения в квадрат. :хема, представленная на фиг.2, является преобразователем частота-код следящего типа, в цепи обратной связи которого включены преобразователь

21 код-частота с делителем 23 частоты, а прямая ветвь выполнена в виде триггерного импульсно-фазового дискриминатора (триггер 15, элементы

И 16 и 17) в сочетании с цифровым интегратором на базе реверсивного счетчика 18 с регистром 19 промежуточной памяти, Мгновенное значение кода, записанное в счетчике 18, представляет собой интегральное рассогласование двух сравниваемых частот частоты импульсов датчика частоты вращения f„, поступающей черсз формирователь 20 коротк:-.х импульсов на

S-вход триггера 15, и частоты, поступающей из цепи обратной связи преобразователя на С-вхоа триггера 15.

Благодаря применению в качестве триггера дискриминатора D-триггера исключается его сбой при сов.-" pHèè

-гмпул:-,сов обеих таста.. во -,ppêени,.

1386959 так как .определяющим всегда будет импульс по установочному входу.

В синхронном следящем режиме (f»=

1 — ) триггер 15 находится н рерс жиме переключений с частотой f npu постоянстве скважности переключений.

При нарушении равенства частот триггер 15 переключается с частотой, ран- 10 ной меньшей из сравниваемых частот, оставаясь по времени преимущественно в том состоянии, которое подтверждается импульсами большей из частот.

1 !5

При f. ) вЂ, f триггер преимущестненос но находится в состоянии единицы, устанавливаемом по S-входу, Различие н скважности напряжения на прямом и инверсном выходах триггера 15 и являет- 20 ся тем признаком, который используется в качестве сигнала рассогласования в описываемом следящем преобразователе.

На первые входы элементов И 16 и

17 подаются управляющие сигналы с выходов триггера 15. На их вторые входы подана выходная частота преобразователя 22 f., . Таким образом, количество импульсов частоты fp K op e »o- 30 ступают через элементы И 16 и 17 на выходы сложения и вычитания реверсив— ного счетчика 18, пропорциональны длительности пребывания триггера 15 в состоянии единицы или нуля соответственно в каждом цикле его переключения. Перенос информации из счет1 чика 18 в регистр i9 производится и каждой записи единицы н триггер 15 путем подачи короткого импульса разрешения на С-вход регистра 19.

Если за время цикла переключения триггера разность в числе импульсов, поступивших на входы счетчика 18, не равна нулю, то значение управляю- 45 щего кода, записанного в регистре 19, изменяется с учетом знака разности.

Последнее приводит к пропорциональкому изменению частоты f на выходе преобразователя 21 код-частота. В ка50 честве опорной для указанного преобразователя также используется частота генератора 14. Делитель 23 частоты включен на выходе преобразователя 21 и служит для сглаживания возможной

55 неравномерности на его выходе, а также для настройки чувствительности всего устройства. Выбор коэффициента деления делителя 11 наряду с сооткошением между значением частоты fp коэффициентом преобразования преобразователя 21 и разрядностью счетчика 18 определяет чувствительность преобразователя.

Знак рассогласования, получаемого в счетчике 18, таков, что он способствует синхронизации частот f и Г

В установившемся состоянии Г» = -f и значение управляющего кода на входе преобразователя 21, одновременно являющегося выходным кодом устройства ь », снимаемым с выходной шины 12, оказывается строго пропорциональным входной частоте f

Высокая чувствительность схемы к

1 нарушению равенства частот f = -f х определяется фазовым характером слежения, позволяет ускорить реакцию замкнутой следящей системы на изме— нение частоты импульсного датчика скорости и тем самым повысить быстродействие и динамическую точность всего канала обратной связи. С целью стабилизации этих характеристик во всем диапазоне регулирования частоть. вращения двигателя в схему преобразователя частота-код введен второй преобразователь 22 код-частота, информационные входы которого через шину 11 связаны с выходом задатчика 1 кода скорости через устройство 13 возведения в квадрат. Выходная частота преобразователя 22 определяется так г Ц2К р р э где Y, — код задания скорости;

К вЂ” коэффициент пропорциокальности (М К 1) .

Квадратичная зависимость частоты дискретизации fp, фазы следования импульсов частот, сравниваемь:х фазоным дискриминатором, позволяет компенсировать квадратичное изменение чувствительности преобразователя частотакод при изменении входной частоты.

Действительно, требование постоянства чувствительности »реобразонаLf теля можно выразить как -- = canst

9 х где f — разрешающая способность преобразователя частота-код. Б тo же время иэ принципа работы i-,ðãîáðàçî1386959

ВНИИПИ Заказ 1495/46 Тираж 866

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

f а» вателя gf = ---К, где К вЂ” коэффициент

У передачи преобразователя частота-код.

off«

Таким образом — = — — К. Следо г

-х х вательно, требование постоянства чувствительности будет выполнено, если частота дискретизации К „изменяется 10 пропорционально второй степени изменения входной частоты, т,е.,как видно из приведенного выше описания, цель изобретения достигается.

Формула изобретения

1. Цифровая система регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока, содержащая задатчик кода 2(j частоты вращения, цифровое регулирующее устройство, усилитель мощности, импульсный датчик частоты вращения, механически связанный с валом двигателя постоянного тока и подключенный 35 выходом через управляемый преобразователь частота — код следящего типа к первому входу цифрового регулирующего устройства, датчик тока двигате— ля постоянного тока, подключенный по- Зп следовательно с двигателем к выходу усилителя мощности, управляющий вход которого соединен с выходом цифрового регулирующего устройства, выход датчика тока через аналого-цифровой пре35 образователь подключен к второму входу цифрового регулирующего устройства, отличающаяся тем, что, с целью повышения динамической точности, в систему введен блок возведения в квадрат, причем выход задатчика кода частоты вращения подключен к третьему входу цифрового регулирующего устройства и через блок возведения в квадрат — к управляющему входу преобразователя частота— код.

2. Система по п.1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что преобразователь частота-код содержит генератор, подключенный через первый преобразователь код-частота к первым входам первого и второго элементов И, а через второй преобразователь код-частота— к входу делителя частоты, выход которого соединен с динамическим входом записи триггера, вход даннь|х которого соединен с нулевым управляющим потенциалом, .вторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера, установочный вход которого соединен с входом записи регистра, входом сброса делителя частоты и через формирователь импульсов — с первым входом блока, второй вход которого является управляющим входом первого преобразователя кодчастота, выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к входам прямого и обратного счета реверсивного счетчика, выходы которого соединены с информационными входами регистра, выходы которого соединены с управляющими входами второго преобразователя код — частота и являются выходами блока.