Цифровой электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цифровом электроприводе с широким диапазоном стабилизируемых скоростей. Цель изобретения - повышение точности стабилизации скорости и быстродействия за счет обеспечения программноуправляемого регулирования тока двигателя. Поставленная цель достигается за счет применения дешифратора 6, позволяющего оценить величину отклонения стабилизируемого параметра от номинала и в зависимости от этого изменить содержимое реверсивного счетчика 9 на единицу или на два за один цикл измерения. Если отклонение равно нулю, содержимое счетчика 9 не изменяется. Таким образом при сохранении закона регулирования повышается точность и динамические параметры электропривода. 13 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1495966 (51) 4 Н 02 Р 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4316471/24-07 (22) 16.10.87 (46) 23.07.89. Бюл. И- 27 (72) В.А.Красоткин и Н.Н.Федоренко (53) 621.316.718.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1176433, кл. Н 02 P 5/06, 1984.

Авторское свидетельство СССР

У 1169125, кл. Н 02 P 5/06, 1984. (54) ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цифровом электроприводе с широким диапазоном стабилизируемых скоростей.

Цель изобретения — повышение точности стабилизации скорости и быстродействия за счет обеспечения программно-управляемого регулирования тока двигателя. Поставленная цель достигается за счет применения дешифратора 6, позволяющего оценить величину отклонения стабипиэируемого параметра от номинала и в зависимости от этого изменить содержимое реверсивного счетчика 9 на единицу или на два за один цикл измерения. Если отклонение равно нулю, содержимое счетчика 9 не изменяется. Таким образом при сохранении закона регулирования повышается точность и динамические параметры электропривода.

13 ил.

3 149596

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цифровом электроприводе с широким диапазоном стабилизируемых скоростей.

Цель изобретения — повышение точности стабилизации скорости и быстродействия за счет обеспечения программно-управляемого регулирования тока двигателя °

На фиг.1 приведена блок-схема цифрового электропривода., на фиг.2— функциональная схема формирователя импульсов; на фиг.3 — схема счетчика импульсов; на фиг.4 — схема дешифратора; на фиг.5 — таблица размещения зон адресов и эон команд дешифратора; на фиг.б — схема запоминающего регистра; на фиг.7 — схема узла уп- 20 равления; на фиг.8 — схема реверсивного счетчика; на фиг ° 9 — схема элемента сравнения; на фиг.10 — схема ключевого элемента; на фиг,.11 — временные диаграммы работы цифрового 25 электропривода в номинальном режиме

"Скорость равна заданной"; на фиг.12временные диаграммы работы электропривода в режиме Скорость вращения меньше номинальной"; на фиг.13 — вре- 30 менные диаграммы работы электропри- вода в режиме Скорость вращения незначительно выше номинальной".

Цифровой электропривод (фиг.1) содержит электродвигатель 1 с датчиком

2 скорости, задающий генератор 3, формирователь 4 импульсов с тремя выходами, счетчик 5, дешифратор 6, запоминающий регистр 7, узел 8 управления, реверсивный счетчик 9, элемент4О

10 сравнения, ключевой элемент 11.

Электропривод имеет выходы -12-14 и входы 15-22 узла управления.

При этом вход формирователя 4 импульсов подключен к выходу датчика

2 скорости, первый выход формирователя 4 импульсов соединен со сбрасывающим входом счетчика 5, второй выход формирователя 4 импульсов соединен с первым и пятым входами узла 8 управления и записывающим входом запоминающего регистра 7, третий выход формирователя импульсов соединен с третьим и седьмым входами узла 8 управления, выход задающего генератора

3 подключен к счетному входу счетчика 5, информационные выходы которого соединены с входами дешифратора

6 и первой группой входов элемента б 4

10 сравнения, информационные входы запоминающего регистра 7 подключены к группе выходов дешифратора 6, а выходы запоминающего регистра 7 подключены соотве.ственно к второму, четвертому, шестому и восьмому входам узла 8 управления, первый выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 9, а второй выход соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 9, при этом информационные выходы реверсивного счетчика подключены к второй группе входов элемента 10 сравнения, выход которого соединен с входом ключевого элемента 11.

Формирователь импульсов 4 (фиг.2) содержит триггеры 23-25, элементы

HE 26-31, элемент ИЛИ 32 и предназначен для формирования трех групп импульсов 12-14, которые производят следующие операции: 12 — обнуление счетчика 5, 13 — запись информации с выхода дешифратора 6 в запоминающий регистр 7, 14 — формирование двух уровней управления на входе узла 8 управления в виде одиночного и сдвоенного импульсов.

Счетчик 5 может быть выполнен, например, на элементах 33 и 34.

Микропрограмма, записанная в дешифраторе 6, позволяет осуществить плавный разгон двигателя до номинальной скорости и поддержание номинальной скорости с заданной точностью путем программно-управляемого регулирования тока двигателя.

Микропрограмма, записанная в дешифраторе 6, включает в себя следующие команды: а — поддержание тока двигателя на имеющемся уровне (скорость вращения двигателя номинальная); б — незначительное увеличение тока двигателя (скорость вращения незначительно ниже номинальной 1,5 г(V ) >r О, ббпр); в — незначительное уменьшение тока двигателя (скорость вращения незначительно вьппе номинальной (V -VÄ ) у 0,668); г — увеличение тока двигателя (скорость вращения ниже номинальной (Ч -У „ „), ) 1,5 ); д — уменьшение тока двига-теля (скорость вращения двигателя вьппе номинальной (Ч -V „,„) 1,5 ); е — защитная зона.

Команды б, в, r, и д представляют собой сочетание логической "1", записанной в одном из разрядов б -g1

1495966 6 в — Q3, г — Q2 и д — Q4.äåøèôðàòoðà

6 и логического "0", записанных в остальных разрядах дешифратора 6.

Середина зоны адресов команды а (-А ) определяется соотношением и

А „= — —, при этом должно выполнятьн,р т ся отношение А = — —, где Т вЂ” перив и т в од импульсов датчика скорости, соответствующий номинальной скорости вращения. двигателя, Т, — период импульсов заданного генератора 3.

Ширина зоны адресов команд а, б

2 !5 и в равна 2 Д где Л = — — d . Увели%

3 чение ширины зоны команд может привести к снижению быстродействия (зо ны команд б и в) и накоплению статической ошибки (зона а), а уменьшение ширины зоны приводит к появлению автоколебаний при достижении номинальной скорости цифрового электропривода. 25

Для поддержания требуемой скорости вращения с погрешностью разрядности входа (адреса) дешифратора 6 должна быть равна А > 1,2 А„, а разрядность выхода (длина слова) дешифратора 6 должна быть равна 2m где

m — количество уровней управления на входе узла 8 управления.

Узел 8 управления (фиг.7) сос. тоит из группы входов 15-22 и из элементов И-ИЛИ-HE 35-36. 35

Реверсивный счетчик 9 (фиг.8) можно реализовать на счетчиках 37 и 38, резисторе 39 и конденсаторе 40.

Элемент сравнения 10 можно реали40 зовать на цифровых компараторах 41 и 42 (фиг.9).

Ключевой элемент 11 (фиг ° 10) состоит из элемента 2И 43, диода 44, резисторов 45 и 46, диода 47, конденсатора 48, транзистора 49.

Цифровой электропривод работает следующим образом.

В момент включения в старший разряд реверсивного счетчика 9 записывается логическая "1", в другие разряды - логический "0", одновременно от задающего генератора 3 запускается счетчик S.

Сигналы с выхода реверсивного счетчика 9 (фиг.i1ì, 12м и 13м) и

,счетчика 5 сравниваются на элементе

10 сравнения, с выхода которого выдается импульс (фиг. 11н, 12н и 13н) на ключевой элемент 11. Длительность импульса определяется моментом сравнения чисел на выходах счетчиков 5 и 9 и импульсов с формирователя 4 импульсов, сбрасывающих счетчик 5 пс(Ключевой элемент 11 подключает электродвигатель 1 к источнику питания. Электродвигатель 1 начинает вращаться и с датчика 2 скорости на вход формирователя 4 импульсов поступают импульсы, пропорциональные скорости вращения двигателя 1 (фиг.11а, 12а и 13а) .

По поступлению группы импульсов с формирователя 4 импульсов происходит запись в запоминающий регистр 7 выходных сигналов с дешифратора 6 (фиг.11е,ж,з,и). Одновременно с формирователя 4 импульсов на узел 8 управления приходят сигналы одиночного (фиг ° 11б, 12б и 13б) и сдвоенного импульсов (фиг.11в, 12в и 13в) и в соответствии с сигналами на выходе запоминающего регистра 7 они поступают на входы реверсивного счетчика 9 (фиг.11к,л), изменяя его выходное число на единицу (фиг.13м) или двойку (фиг. 12м) в зависимости от направления и величины отклонения от номинальной скорости.

На первоначальном неуправляемом участке разгона (до 1/3 номинальной скорости) изменение числа в реверсивном счетчике 9 может не соответствовать реальной ситуации. С целью сокращения этого участка и сохранения плавности разгона в дешифраторе 6 предусмотрены защитные эоны Г2 и Е, используемые при переполнении счетчика 5.

Неуправляемый разгон цифрового электропривода заканчивается выходом окончания счета счетчиком 5 в зоне Г2 (скорость ниже номинального значения). В этом режиме при увеличении числа на выходе реверсивного счетчика 9 (фиг.12м) изменяется и длительность сигнала на выходе сравнивающего элемента 10 (фиг.12н) и тем самым увеличивается длительность импульса на ключевом элементе 11, что приводит к увеличению тока двигателя

1 и к увеличению скорости его вращения.

Когда скорость достигает номинального значения (или отклонение скорости от заданной величины не превышает

1495966

2/3 допустимого отклонения), то значение числа в реверсивном счетчике 9 (фиг.11м), а следовательно, и среднее значение тока,.протекающего через

5 электродвигатель 1, остается неизменным.

В случае увеличения скорости электродвигателя Ф происходит уменьшение числа на выходе реверсивного счетчика 9 (фиг.13м), уменьшается длительность импульса на ключевом элементе

11 (фиг.13н), что приводит к умень.шению скорости вращения двигателя 1.

На фиг.iir, 12г и 13r и фиг.iiA .12д и 13д показаны, соответственно, импульсы на выходе 12 блока 4, на выходе счетчика 5.

При отклонении скорости от номинальной на величину от 0,66 до 1,5

:число на выходе реверсивного счетчика 9 меняется на 1, при отклонении скорости на величину свыше 1,5 число на выходе реверсивного счетчика 9 меняется на два ° 25

Такое управление реверсивным счетчиком 9 позволяет сочетать быстродействие привода при больших отклонениях скорости при разгоне или значительных внешних воздействиях (например, скачкообразном изменении напряжения питания электродвигателя 1) с высокой точностью стабилизации скороати при условии отсутствия значительных внешних воздействий.

Предлагаемый объем оборудования цифрового электропривода является минимальным. При использовании в качестве дешифратора 6 микросхемы емкостью 256-4-разрядных слов и характеристиками А„=200, 2Л=З-4 разря40 да достигается точность поддержания номинальной скорости d ==1,2-1,57.

Для повышения точности стабилизации должен быть увеличен объем памяти микросхемы ПЗУ, используемой в

45 качестве дешифратора, увеличено число уровней управления формирователя

4 импульсов и, соответственно, увеличено число разрядов запоминающего регистра 7 и узла 8 управления.

Формула изобретения

Цифровой электропривод, содержащий электродвигатель с датчиком скорости, задающий генератор, дешифратор, реверсивный счетчик, ключевой элемент, к выходу которого подключен электродвигатель, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации и быстродействия за счет обеспечения программно-управляемого регулирования тока двигателя, в него введены формирователь импульсов, счетчик, запоминающий регистр, узел управления, элемент сравнения, при этом вход формирователя импульсов подключен к выходу датчика скорости, первый выход формирователя импульсов соединен со сбрасывающим входом счетчика, второй выход формирователя импульсов — с первым и пятым входами узла управления и с записывающим входом запоминающего регистра, третий выход формирователя импульсов — с третьим и седьмым входами узла управления, выход задающего генератора подключен к счетному входу счетчика, информационные выходы которого соединены с входами дешифратора и первой группой входов элемента сравнения, информационные входы запоминающего регистра подключены к группе выходов дешифратора, выходы запоминающего регистрасоответственно к второму, четвертому, шестому и восьмому входам узла управления, первый выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, а второй выход — с вычитающим входом реверсивного счетчика, при этом информационные .выходы реверсивного счетчика подключены к второй группе входов элемента сравнения, выход которого соединен с входом ключевого элемента.

1495966

Фиг. 4

1495966

Зоии

EOVupe

Г!

Adpuc комаид

4лщ (кснечwd адрес) Фг. 10

К

l495966

t

У

К

Фую 12

U к л

М фиа13

Редактор М.Бланар

Заказ 4285/55

Тираж 550

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 а

Р

1 д е

1

t

1

Составитель А.Палагутин

Техред М,Ходанич Корректор Н, Г уньк о