Цифровой электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования скорости электродвигателей . Цель изобретения - повышение .надежности электропривода. Электропривод содержит делитель 10 частоты, вход которого соединен с выходом генератора 7, а выход - с входом управляемого одновибратора 9. &)1ход управляемого одновибратора 9 соединен с входом ширртно-импульсного модулятора 6. Введение обратной связи по току якоря электродвигателя путем сдвига моментов записи кода сигналов управления относительно опорных импульсов позволяет исключить преобразователь аналогового сигнала обратной связи по току в цифровой, упростить цифровой электропривод и повысить надежность. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (Ю4 Н 02 Р 5/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ф р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ФиИ (21) 4151278/24-07 (22) 24.11 ° 86 (46) 23.04 ° 88. Бюл, У 15 (72) С.В.Алексеев (53) 621,316.718.5,088„(088,8) (56)- Авторское свидетельство СССР

У 1117809, кл. H 02 P 5/16, 1984.

Патент США В 4413212, кл. 318317, 1983. (54) ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования скорости электродвигателей. Цель изобретения — повышение,надежности электропривода.

Л0„„1390759 А 1

Электропривод содержит делитель 10 частоты, вход которого соединен с выходом генератора 7, а выход — с входом управляемого одновибратора 9 °

Выход управляемого одновибратора 9 соединен с входом шнрртно-импульсного модулятора б. Введение обратной связи по току якоря электродвигателя путем сдвига моментов записи кода сигналов управления относительно опорных импульсов позволяет исключить преобразователь аналогового сигнала обратной связи по току в цифровой, упростить цифровой электропривод и повысить надежность. 3 ил.

1390759

Изобретение относится к электро-.технике и может быть использовано в электроприводах с микро-ЭВМ в контуре управления.

Целью изобретения является повышение надежности электропривода, На фиг.1 приведена схема электропривода; на фиг.2 — схема широтноимпульсного модулятора; на фиг.3временные диаграммы работы широтноимпульсного модулятора.

Цифровой электропривод содержит электродвигатель 1 подключенный к выходу усилителя 2 мощности, датчик

3 частоты вращения, цифровой регулятор 4, задатчик 5 частоты вращения:, широтно-импульсный модулятор 6, гене30 чиком 11, вход данных которого соеди-. генератора 7, вход синхронизации сое55 ратор 7, датчик Я тока, подключенный к выходу усилителя 2 мощности, входы которого соединены с выходом широтно-импульсноro модулятора 6, выходы цифрового регулятора 4 и генератора

7 подключены к входам широтно-им-. пульсного модулятора 6, входы регулятора 4 соединены с выходами задатчиков и датчика 3 частоты вращения.

Электропривод также содержит уп.— равляемый одновибратор 9, управляющий вход которого соединен с выходом датчика 8 тока, делитель 10 частоты, вход которого подключен к выходу ге-., нератора, а широтно--импульсный мо дулятор 6 снабжен вычитающим счет, нен с выходом цифрового регулятора

4, счетный вход подключен к выходу динен с выходом управляемого одновибратора, запускающий вход которого подключен к выходу делителя 10 частоты, двумя схемами ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

12 и 13, схемой 14 задержки, инверсным 15 и прямым 16 триггерами и двумя схемами И, выходы которых являются выходами широтно--импульсного модулятора 6, выход вычитающего счетчика 11 подключен к входу схемы 14 задержки и первым входам первой схемы ИСКЛ10ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 и инверсного триггера 15, выход схемы 14 задержки соединен с первыми входами второй схемы . ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 и прямого триггера 16. Выход делителя частоты подключен к вторым входам первой 12 и второй 13 схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и инверсного 15 и прямого 16 триггеров, выходы первой схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 и инверсного триггера 15

50 соединены с входами первой схемы

И 17, выходы второй схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 13 и прямого триггера 16 подключены к входам второй схемы И 18.

Позиции на фиг.3 отражают работу со ответствующих элементов схемы.

Цифровой электропривод работает следующим образом.

На первый вход цифрового регулятора 4 с задатчиком 5 частоты вращения поступает информация о заданной частоте вращения электропривода.

На второй вход цифрового регулятора

4 с . задатчика 3 частоты вращения поступает последовательность импульсов с частотой, зависящей от частоты вращения эпектропривода, Цифровой регулятор 4 производит измерение периода, фазового сдвига импульсов, поступающих на его второй вход, расчет фактических значений параметров вращения, сравнение их с заданными параметрами и формирует

"игнал управления величиной N поступающих в виде параллельного празрядного двоичного кода на вход данных широтно-импульсного модулятора б, 1

Этот код переписывается в вычитающей счетчик 11 по спаду сигнала, поступающего на синхронизирующий вход широтно-импульсного .модулято-. ,ра 6 с выхода управляемоro сдновибратора 9. При этом старший (и+1)-й разряд вычитающего счетчика 11 устанавливается в состояние "1".

На счетный вход вычитающего счетчика

11 непрерывно поступает импульсный сигнал с частотой f, с выхода генератора

7, который изменяет со стояние вычитающего счетчика 11, На выходе вычитающего счетчика

11, которым является выход его старшего (n+1)-ro разряда, формируется сигнал, момент спада которого сдвинут по фазе относительно момента спада сигнала на синхронизирующем входе на величину,К,- N причем К „ =

Импульсы с частотой f с выхоf

Г

Г да генератора поступают также на вход делителя 10 частоты с коэффициентом

Ь+1 деления 2, на выходе которого фор" мируются опорные импульсы с периодом

2 l"1

Т о

1390759

Сигнал с выхода делителя 10 частоты поступает на второй вход управляемого одновибратора 9, представляющего собой логический одновибратор с переменной длительностью импульса, зависящий от входного напряжения, Длительность импульсов на выходе управляемого одновибратора 9 зависит от. величины сигнала связи по току, 10 поступающего на его первый вход от датчика 8 тока. Эта длительность равна

Р— К ° I

Т, 2 О Я я! где Iö — величина тока якоря электродвигателя 1;

То 20 — — постоянный временной

О 20 сдвиг.

Коэффициент К выбирается из условия

25 макс То ( 1 Я 2 °

С выхода управляемого одновибратора 9 импульсы поступают на синхро- 30 низирующий вход широтно-импульсного модулятора 6. Моменты спада этих импульсов сдвинуты во времени относительно фронта опорных импульсов, поступающих на тактовый вход шиРотно- 35 импульсного модулятора 6. Суммарный временной сдвиг моментов спада сигнала на выходе вычитающего счет" чика 11 относительно фронта опорных импульсов составляет

-K . I +K N

Та

"о т

1 1

Эти сигналы поступают на входы первой схемы ИСКЛ1ОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12, на вы- 45 ходе которой формируется широтно-. модулированный сигнал с периодом

Т. и длительностью импульсов, равной

/К„-N — K I z - ".,/, Этот сигнал подается на вход первой схемы И 17, на другой вход которой поступает сигнал, зависящий от знака величины — (K,N — K I > — c ), формируемй инверсным триггером 15, ттредставляющим собой D-триггер с инверсным выходом, 55 путем записи состояния выхода вычитающего счетчика 11 в момент спада опорных импульсов, поступающих на его тактовый вход. В случае, если

° О, на выходе инверсного триггера

15 логический "0",и на выходе первой схемы И 17, образующем первый выход широтно-импульсного модулятора

6, сигнал отсутствует. При с О на этом выходе формируется сигнал пер-. вой фазы широтно-импульсного модулятора 6.

Для формирования сигнала второй фазы широтно-импульсного модулятора

6 выходной сигнал вычитающего счетчика 11 сдвигается при помоовт схемы

14 задержки на время, равное 2

При этом суммарный временной сдвиг моментов спада сигнала на выходе схемы 14 задержки относительно фронта опорных импульсов составляет

Тт, +" -KI +KN о 7 Я 1

Эти сигналы поступают на входы второй схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13, Прямой триггер 16, представляющий собой Dтриггер с прямым выходом, формирует сигнал, зависящий от знака величины (К,N — К I „+,). Формирование сигнала второй фазы на втором выходе широтно-импульсного модулятора 6 происходит аналогично формированию первой фазы.

Введение дополнительного временного сигнала 9,необходимо для исключения зоны нечувствительности широтно-импульсного модулятора 6 на нулевых значениях N и Iя. При этом максимальная величина сигнала управления не должна превышать макс Т„

N = (— -; )/К

С выхода широтно-импульсного модулятора 6 сигналы первой и второй фазы поступают на первый и второй входы усилителя 2 мощности, представляющего собой мостовую транзисторную схему, который осуществляет регулирование напряжения, подводимого к якорной обмотке электродвигателя 1, Таким образом, широтно-импульсный модулятор 6 формирует широтно-импульсные сигналы, зависящие от величины сигнала управления и сигнала обратной связи по току, с постоянным периодом, То равным = при этом максимальная за"

2 держка сигнала управления и сигнала обратной связи по току в широтно-им1390759

Уход

Ыинух 4

1четиыу" 66/ инхронщ, Йод

Тикто3ь и" пульсном модуляторе 6 составляет Т

3ведение обратной связи по току якоря электродвигателя 1 путем сдвига моментом записи кода сигнала управления в вичитающий счетчик 11 отноСительно опорных импульсов позволяет

Исключить преобразователь аналогового сигнала обратной связи по току в цифровой и, тем самым, упростить цифровой электропривод, При этом за счет наличия быстродействующей обратной связи по току повышаетСя устойчивость электропривода.

Формула изобретения

Цифровой электропривод, содержащий электродвигатель, подключенный к выходу усилителя мощности, датчик gp

Частоты вращения электродвигателя

И датчик тока, подключенный к выходу усилителя мощности, входы которого

Соединены с выходами широтно-импульсного модулятора, входы цифрового ре- 25 гулятора соединены с выходами задат-. чика и датчика частоты вращения электэлектродвигателя, о т л и ч а ив шийся тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнитель- gp но введены делитель частоты, вход которого соединен с выходом генератора, управляемый одновибратор, управляющий вход которого соединен с выходом датчика тока, а запускающий вход соединен с выходом делителя частоты и тактовым входом широтно-импульсного модулятора, широтно-импульсный модулятор снабжен вычитающим счетчиком, вход данных которого соединен с выходом цифрового регулятора, счетный вход подкличен к выходу генератора, а вход синхронизации соединен с выходом управляемого одновибратора, двумя схемами ИСКЛ1ОЧА1ОЩЕЕ

ИЛИ, схемой задержки, инверсным и прямым триггерами и двумя схемами

И, выходы которых являются выходами широтно-импульсного модулятора, выход вычитающего счетчика подключен к входу схемы задержки и первым входам первой схемы ИСКЛ1ОЧАЮЩЕЕ ИЛИ и инверсного триггера, выход схемы за-, держки соединен с первыми входами второй схемы ИСКЛ1ОЧАЮЩЕЕ ИЛИ и прямого триггера, вторые входы первой и второй схем ИСКЛ1ОЧАНЮ1ЕЕ ИЛИ и инверсного и прямого триггеров объеди- нены и образуют тактовый вход широтно-импульсного модулятора, выход первой схемы ИСКЛ1ОЧА1ОЩЕЕ ИЛИ и инверсного триггера соединен с входом первой схемы И, выходы второй схемы

ИСКЛ1ОЧА1ОЩЕЕ ИЛИ и прямого триггера подключены к входам второй схемы И.

1390759

IZ!

Составитель В.Трофименко

Техред А. Кравчук

Редактор В.Данко

Корректор Н. Король

Заказ 1781/54 Тираж 583

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подпи си о е

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4