Электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока. Целью изобретения является повышение качества регулирования. Устройство содержит схему 5 синхронизации, два реверсивных счетчика 20, 21 и регистр 22 с первой и второй группами информационных входов, подключенных к выходам соответственно первого и второго реверсивных счетчиков 20, 21. Выход регистра 22 подключены к цифровому регулирующему блоку 23. Повышение качества регулирования обеспечивается за счет раздельной обработки информации, содержащейся в старших и младших разрядах регистра 22. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (. д) 4 Н 02 P 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕ1 -ЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4246150/24-07 (22) 19 ° 05,87 (46) 30,04.89. Бкд.N 16 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) Б.А.Фурман, В.М.Лещенко и М.И.Наплеков (53) 62 1.316.788.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1013907, кл. G 05 В 11/26, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 1275726, кл. Н 02 P 5/06, 24.12.86 ° (54) ЭЛЕ КТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока. Целью изобретения является повышение качества регулиро— вання. Устройство содержит схему 5 синхронизации, два реверсивных счетчика 20, 21 и регистр 22 с первой и второй группами информационных вхо; дов, подключенных к выходам соответственно первого н второго реверсивных счетчиков 20,21. Выход регистра 22 подключены к цифровому регулирующему блоку 23, Повышение качества регулирования обеспечивается эа счет раздельной обработки информации, содержащейся в старших и младших разрядах регистра 22. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

147658

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с цифровым управлением, 5

Целью изобретения является повышение качества регулирования.

На фиг,1 приведена схема электропривода; на фиг.2 — схема синхронизации. 10

Электропривод содержит электродвигатель 1, последовательно соединенные генератор 2 опорной частоты, эадатчик 3 частоты вращения, делитель .

4 частоты, схему 5 синхронизации с 15 тремя входами 6 — 8 и пятью выходами

9 — 13, RS-триггер 14, три элемента

И 15 — 17, первые входы которых соединены с выходами RS-триггера 14, элемент ИЛИ 18 с прямым и инверсным 20 входами, соединенными соответственно с выходом первой схемы И 15 и первым выходом 9 схемы 5 синхронизации, четвертый элемент И 19, первый вход которого подключен к выходу элемента

ИЛИ 18, реверсивные счетчики 20 и

21, регистр 22 с первой и второй группой информационных входов и так . тирующим выходом, цифровой регулирующий блок 23, информационный вход 30 которого соединен с выходом регистра

22, а выход разрешения переноса подключен к второму входу четвертого элемента И 19, преобразователь 24 код — напряжение, регулятор 25 тока, датчик 26 тока, сумматор 27, импульсный датчик 28 частоты вращения, при-. . чем вход преобразователя 24 код— напряжение соединен с информационным выходом цифрового регулирующего блока 40

23, а выход подключен к первому входу сумматора 27, второй вход которого соединен с выходом датчика 26 тока, а выход подключен к входу регулятора 25 тока, выходом связанного с электро- 46 двигателем 1.

Схема 5 синхронизации содержит тактовый распределитель 29 в виде сдвигового регистра, четыре триггера

30 — 33, пять элементов И 34 — 38, выходы которых являются соответствую-, щими выходами 9 - 13 схемы 5 синхронизации, первым, вторым и третьим входами (6, 7 и 8} которой являются тактирующие входы соответственно пер". вого 30 и третьего 32 триггеров и тактового распределителя 29. Тактовые выходы распределителя 29 подключены соответственно к входам элементов И

2

34, 36, к входу элемента И 35 и тактирующему входу триггера 33, к входу элемента И 37, к входу элемента И 38 и тактирующему входу триггера 31. Выход триггера 31 связан с входами элементов И 34, 35, а выход триггера

33 — с входами элементов И 36 — 38.

Электропривод работает следующим образом.

Электропривод является двухконтурной системой подчиненного регулирования частоты вращения двигателя 1 постоянного тока. Внутренний контур регулирования тока якоря двигателя выполнен аналоговым на основе регулятора 25 тока, включающего тиристорный или транзисторный преобразователь мощности, с отрицательной обратной связьк по току якоря двигателя от датчика 26 тока. Внешний контур регулирования частоты вращения выполнен цифровым, На входы 6 и 7 схемы

5 синхронизации поступают частота задания f пропорциональная коду задания N поступающему на вход управления задатчика 3 частоты вращения, и частота обратной связи f формируемой импульсным датчиком 28 частоты вращения, Функция схемы 5 синхронизации заключается в том, чтобы осуществить временную привязку импульсов сравниваемых частот f u фазовые соотношения между которы. ос ми могут быть произвольными, к такти— рующим импульсным последовательностям (такты А, В, С и D) производных от частоты генератора 2..

Такты А, В, С и Р формируются с помощью времяимпульсного распределителя 29, выполненного на 8-разрядном сдвиговом регистре, на тактирующий вход 8 которого подана опорная частота Е с выхода генератора 2, Частота тактирующих импульсных последовательностей на каждом из его выходов составляет при этом f, /8, временная раздвижка импульсов соседних тактов в каждом цикле составляет 2Т, где

Т, — период опорной частоты, Триггеры 30 и 32 схемы 5 синхронизации слу-. жат элементами памяти и фиксируют факт поступления импульсов сравниваемых частот по входам 6 и 7. При поступлении импульса входной частоты триггер 30 (32) включает схему переноса информации на триггере 3 1 (33) и элементах И 34, 35 (36, 37, 38), разрешая управление по входу Э триг1476584 гера 32 (33). Схема 5 синхронизации работает по трехтактной схеме так, что, например, импульс такта D (В} опрашивает состояние триггера 31 (33}, а импульсы тактов A и В (С и D) формируют импульсы на выходы 9 и

10 (12 и 13) схемы 5 синхронизации, обеспечивая таким образом их жесткую временную раздвижку, Выходной им- 10 пульс по R-входу возвращает в исход ное состояние триггеры 30 (32), после чего очередной импульс такта

D (В) возвращает в исходное состояние триггер 3 1 (33) по С-входу, !5 так как в это время на входе D последнего -уже имеет место уровень ло-.-.. гического "0". Чтобы исключить возникновение существенных возмущений от девиации фазовых сдвигов импуль- 20 сов f u f вызываемых принудиoñ тельной временной привязкой, уровень тактирующих частот выбирается значительно выше максимально возможного уровня частот Ез и f, 25

В стационарном режиме при равенстве частот задания и обратной связи импульсы этих частот, синхронизированных соответственно тактами В и Э с выходом 10 и 13 схемы синхрониза- 30 ции, поочередно поступают на устано-. вочные входы RS-триггера 14 и переключают его с частотой F> f„, При этом скважность следования прямоугольных импульсов на выходах триггера 14 постоянна и определяется ус-. тановившимся фаэовым сдвигом между импульсами обеих входных последовательностей.

На второй вход элемента И 16, управляемого сигналом с прямого выхода триггера 14, поступает выходная частота задатчика 3, равная kf „где коэффициент деления делителя 4 частоты. В указанном режиме на выходе элемента И 16 в каждом цикле переключения триггера 14 формируется па-.. кет импульсов частоты kf» поступакщих на счетный вход счетчика 21.

Обнуление счетчика 21 по входу R npo50 изводится каждым импульсом частоты обратной связи, синхронизированным тактом А. Таким образом, в каждом

° цикле в интервале времени между тактами D и А в счетчике хранится код

N значение которого пропорционально времени нахождения триггера 14 в состоянии "1", т.е, фазовому сдвиry между импульсами f > и Е, в стационарном режиме. При этом очевидно, что значение кода N может лежать в пределах от О до k для определенно го фазового сдвига импульсов частот

f и f, постоянно и не зависит от их абсолютного значения, а значит, и от значения частоты вращения. С учетом переходных процессов и динамичес" ких режимов регулятор частоты вращения не обеспечит нормальную работу с нуль-органом, фиксирующим фазовые рассогласования только в пределах одного периода сравниваемых частот.

Необходим интегратор, который может фиксировать интегральное фазовое рассогласование частот, превышающее один период (или 2 ). В электроприводе цифровой интегратор состоит из двух счетчиков 20 (работает в реверсивном режиме) и 21 (работает только в режиме прямого счета) ° Выход переноса Р+ счетчика 2! связан с входом сложения счетчика 20, вход вычитания последнего связан с выходом элемента

И 17, который управляется с инверсного входа триггера 14. На информацион ный вход элемента И 17 поступают с выхода 11 схемы 5 синхронизации импульсы частоты обратной связи, синхронизированные тактом С Емкость счетчика 21 выбирается равной К. С учетом этого при фазовом рассогласовании, превышающем один период частоты sa" дания, счетчик 21 переполняется и по цепи переноса в счетчик 20 записывается число целых периодов ошибки

N . Последнее имеет место в переходных режимах.

При разгоне двигателя с нуля в мо менты, когда импульсы цепи обратной связи еще отсутствуют, импульсы переноса информации в регистр 22 синхронизируются тактом А с выхода 9 схемы

5 синхронизации и поступают через элемент И 15 на вход элемента И 18 при нахождении триггера 14 в состоянии (1111, При изменении кода задания в сторону замедления частоты вращения на счетный вход вычитания счетчика 20 начинают поступать через элемент

И 17, минуя триггер 14, импульсы обратной связи, синхронизированные тактом С. Последнее происходит в случае поступления подряд двух и более импульсов частоты обратной связи при отсутствии импульсов частоты задания.

76584

Формул а

40

55

Так как такт С опережает такт D то в стационарном режиме указанный им-. пульс не проходит через элемент И 17, так как в каждом цикле к моменту такта С последйий оказывается заблокированным сигналом нуля с инверсного выхода триггера 14.

С учетом того, что емкость счетчика 21 выбирается равной К = 2 где m — число двоичных разрядов счетчика 21 а К, как показано выше, является мерой фазового рассогласования в один период, то К соответствует . значению младшей дискреты числа, записываемого в счетчик 20. Следовательно, во всех случаях значение интегрального рассогласования частот

N = N + N формируется в счетчиках

21 и 20 как значение единого (m + n)разрядного двоичного кода, где n— число разрядов счетчика 20, причем последнее формирует старшие разряды кода N.

Значение кода N в каждом цикле пе-. реносится в регистр 22 при поступле- . нии на тактирующий вход регистра 22 через элементы ИЛИ 18 и 19 импульса задания, синхронизированного тактом

D с выхода 12 схемы 5 синхронизации.

Благодаря использованию инверсного входа элемента ИЛИ 18 перенос инфор" мации в регистр 22 производится на заднем фронте такта D в то время как блокировка счета импульсов частоты с выхода элемента И 16 произво-,ц; дится на переднем фронте такта D когда триггер 14 по R.-входу возвращается в исходное состояние.

Таким образом, на каждом цикле частоты задания в регистр 22 перено-.. сится код, значение которого строго соответствует интегральному рассогласованию частот задания и обратной связи, Алгоритм регулирования в контуре регулирования скорости программирует-, ся в цифровом регулирующем устройстве, представляющем собой микроЭВМ со стандартной структурой, включающей микропроцессор, э апоминающее устройство, таймер и элементы вводавывода информации. С периодичностью, определяемой микропроцессором, в цифровой регулируюший блок 23 перено-. сится содержимое регистра 22. Для того, чтобы исключить перенос информации в регистр в момент запроса микропроцессора, элемент И 19 блокирует" ся с выхода цифрового регулирующего

1 устройства коротким сигналом снятия разрешения на время переноса информации в блок 23.

В соответствии с запрограммированным законом регулирования (ПИ, ПИД) на выходе блока 23 на каждом цикле дискретизации решения вырабатывается код регулирующего воздействия, кото" рый после преобразования в аналог преобразователем 24 поступает на вход регулятора 25 тока. Наличие программируемого цифрового регулирующего бло ка в сочетании с интегральным нульорганом, обеспечивающим слежение с дискретностью, в К раз меньшей шага квантования импульсного датчика частоты вращения, позволяет создать высокоточную с большой глубиной регулирования систему, реализующую различные законы регулирования в зависимости от характеристик объектов и требований технологического процесса, в котором участвует приводной механизм. изобретения

1. Электропривод, содержащий электродвигатель, последовательно соединенные генератор опорной частоты, эадатчик частоты, делитель частоты, а также схемы синхронизации, RS-триггер, два элемента И, два реверсивных счетчика и регистр с первой и второй группами информационных входов, подключенных к выходам соответственно первого и второго реверсивных счетчиков, преобразователь коднапряжение, регулятор тока, к выходу которого подключены электродвигатель и импульсный датчик частоты вращения, входы схемы синхронизации подключены к выходам соответственно делителя частоты, импульсного датчика частоты вращения и генератора опорной частоты, прямой и инверсный выходы

RS-триггера соединены с первыми вхо-... дами соответственно первого и второго элементов И, второй вход первого элемента И подключен к выходу задатчика частоты вращения, а выход соединен с суммирующим входом второго реверсивного счетчика, о т л и ч а —, ю шийся тем, что, с целью повышения точности регулирования, в него введены третий и четвертый элементы

1476584

Фи. 2

Составитель B.Òðoôèìåíêo

Техред M.Õîäàíè÷ Корректор Л.Пилипенко

Редактор А.Маковская

Заказ 2166/55 Тираж 551 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

И, эпемент ИЛИ с прямым и инверсным входами, цифровой регулирующий блок, включенный между выходом регистра и входом преобразователя код — напряжение, сумматор, включенный между выходом преобразователя код — напряжения и входом регулятора тока, датчик тока, выход которого подключен к второму входу сумматора, а схема синхронизации снабжена пятью выходами, подключенными соответственно к первому входу третьего элемента И, к

S-входу RS-триггера, к входу установки нуля второго реверсивного счетчика, к второму входу второго элемента

И и к R-входу ВЯ-триггера, инверсный и прямой входы элемента ИЛИ соединены соответственно с R-входом RS-rpzrrepa и выходом третьего элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу RS-триггера, первый и второй входы четвертого элемента И соединены соответственно с выходом элемента ИЛИ и выходом разрешения переноса цифрового регулирующего блока,а выход подключен к тактирующему входу регистра, входы сложения и вычитания первого реверсивного счетчика соединены соответственно с выходом переноса второго реверсивного счетчика и выходом второго элемента

И.

2. Электропривод по п.l о т л и— ч а ю шийся тем, что схема синх— ронизации содержит тактовый распределитель в виде сдвигового регистра, тактирующий вход которого является

5 третьим входом схемы синхронизации, четыре триггера с тактируемым, уста-.. новочным и управляющим входами и пять элементов И, выходы которых яв-, ляются соответствующими выходами

10 схемы синхронизации, причем тактирующие входы первого и третьего триггеров являются соответственно первым и вторым входами схемы синхронизации, управляющие входы второго и четвертого триггеров подключены к прямым выходам первого и третьего триггеров, первые входы первого и второго элементов И подключены к прямому выходу второго триггера, первые входы треть20 его, четвертого и пятого элементов И подключены к прямому выходу четвертог го триггера, входы установки нуля первого и третьего триггеров подклю", чены к выходам второго и пятого элетч.

25 ментов И, первый выход тактового распределителя соединен с вторыми входами первого и третьего элементов

И, второй выход соединен с вторым входом второго элемента И и тактирую30 щнм входом четвертого триггера, третий выход подключен к второму входу четвертого элемента И, четвертый выход соединен с вторым входом пятого элемента И и тактирующим входом вто" рого триггера, 1