Устройство для согласования углового положения синхронно- вращающихся валов электродвигателей постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам автоматического фазирования синхронизированных электроприводов с фазовой автоподстройкой частоты вращения по опорному импульсному сигналу, и может быть использовано в системах записи и воспроизведения информации. Цель изобретения - улучшение динамических характеристик устройства в режиме фазирования - достигается путем устранения фазового сдвига импульсных последовательностей F<SB POS="POST">оп</SB> и F<SB POS="POST">уг</SB>. устранения задержки в прохождении сигналов на разгон и торможение на вход блока 17 коррекции и устранения выбросов напряжения на входе интегратора 8. Указанный алгоритм работы устройства обеспечивается введением делителей 3, 4 частоты и элементов ИЛИ-НЕ 11, 12. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1612368 (51.)5 Н 02 Р 5/50. 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ иг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4637187/24-07 (22) 13.01.89 (46) 07.12.90. Б ол. № 45 (72) A. М. Сутормин, В. Г. Кавко, А. В. Бубнов, Р. Д. Мухамедяров, Г. А. Краснов, В. И. Хохорин, М. В. Камаев и А. Я. Терехов (53) 621.316.718.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 902189, кл. Н 02 P 5/50, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1100?00. кл. Н 02 Р 5/50, 1984.

2 (51) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОГЛАСОВАНИЯ УГЛОВОГО ПОЛО)КЕНИЯ СИНХРОННО-ВРАША1ОШИХСЯ ВАЛОВ ЭЛЕХ;

ТРОДБИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно K устройствам автоматического фазирования синхронизированных элект:;;приводов с фазовой автоподстройкои частоты вращения по опорному импульсному сигналу, и может быть использовано в системах записи и воспроизведения информации. Цель изобретения — улучшение динамических характеристик устройства ь режиме фазирования — достигается путем устранения фазового сдвига импульсных последовательностей fan и ьг, устранения адержки в прохождении сигналов на разгoh и торможение на вход блока 17 коррекции и устранения выбросов напряжения на входе интегратора 8. Указанный алгоритм работы устройства обеспечивается введением делителей 3, 4 частоты н элементов ИЛИ-HE 11, 12. 1 з. и. ф-лы, 3 ил.

1612368

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам автоматического фазирования синхронизированных электроприводов с фазовой автоподстройкой частоты вращения по опорному импульсному сигналу, и может быть использовано в системах записи и воспроизведения информации.

Цель изобретения — улучшение динамических характеристик устройства в режиме фазирования.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы работы кольца фазовой автоподстройки частоты в фазирующем регуляторе, где цифры соответствуют элементам схемы.

Устройство содержит генератор 1 опорной частоты вращения, к выходу которого подключен первый вход управляемого ключа 2, второй вход которого соединен с входом первого делителя 3 частоты на два, второй делитель 4 частоты на два, вход которого подключен к выходу генератора 1 опорной частоты, импульсный частотно-фазовый дискриминатор 5, входы которого соединены с ссютветствующими выходами делителей 3 и 4 частоты, последовательно включенные элемент 6 коррекции, нелинейный элемент 7 с характеристикой типа «насыщение», интегратор 8 и управляемый генератор 9, выход которого подключен к второму входу управляемого ключа 2, а также генератор 10 опорной частоты фазирования, первый 11 и второй 12 элементы ИЛИ-НЕ, блок 13 фазовой автоподстройки частоты вращения вала с импульсными датчиками частоты вращения 14 и углового положения 15 и блок 16 управления фазированием, элемент 6 коррекции и нелинейный элемент 7 объединены в блок 17 коррекции, при этом вход генератора 10 опорной частоты фазирования подключен к выходу генератора 1 опорной частоты вращения и к первому входу блока 16 управления фазированием, третий вход которого подключен к выходу генератора 10 опорной частоты фазирования, второй и четвертый входы соединены ссютветственно с выходами датчика 14 частоты вращения и датчика 15 углового положения, первый выход (Р) блока 16 управления фазированием подключен к второму входу первого элемента ИЛИ-НЕ

11, подключенного первым входом к выходу частотно-фазового дискриминатора 5, а выходом — к первому входу второго элемента ИЛИ-НЕ 12, подключенного вторым входом к второму выходу (Т) блока 16 управления фазированием, а выходом к входу блока 17 коррекции, третий выход (Ф) блока 16 управления фазированием подключен к управляющему входу управляемого ключа 2, выход которого соединен с входом блока 13 фазовой автоподстройки частоты вращения вала.

Элемент 6 коррекции блока 17 коррекции служит для обеспечения устойчивости

55 топодстроики частоты вращения поступает выходной сигнал генератора 1 опорной частоты через управляющий ключ 2, определяя разгон электродвигателя до синхронной скорости. В это же время на выходе управляемого генератора 9 частота следования импульсов повышается до тех пор, пока не сравняется с частотой 1- с выхода генератора 1 опорной частоты. При вхождении импульсного частотно-фазового дискриминатора 5 в пропорциональный режим работы импульсы на его входах в установившемся режиме оказываются сдвинутыми на л рад, а импульсы на входах делителей работы кольца фазовой автоподстройки частоты управляемого генератора 9 и может быть выполнен в виде пропорциональнодифференциального регулятора. Это может быть, например, операционный усилитель с частотно-зависимой обратной связью или другой четырехполюсник, имеющиЙ передаточную функцию вида

1!в ых. — — =К +К Р, 1О гЗвх. где Ki и К вЂ” коэффициенты передачи пропорциональной и дифференциальной составляющих соответственно; P — оператор

Лапласа.

Нелинейный элемент 7 блока 17 коррекции служит для ограничения выходного сигнала элемента 6 коррекции и может быть выполнен в виде л!гнейного усилителя, в котором насыщение определяется насыщением операционного усилителя.

20 Интегратор 8 служит для формирования линейно-изменяющегося напряжения на входе управляемого генератора 9 при наличии, сигналов разгона (Р) или торможения (Т) кольца (фазовой автоподстройки частоты управляемого генератора 9.

Блок 16 управления фазированием служит для формирования управляющих сигналов кольцом фазовой автоподстройки частоты (Р), (Т) и управляемым ключом 2 (Ф) в зависимости от фазового рассогласования импульсов с выхода генератора 10 опорной частоты фазирования (Fan) и датчика 15 углового положения ротора (Р-).

Логические элементы ИЛИ-НЕ 11 и 12 реализуют логическую функцию (Лгр+Р) Т, где Лс!г — выходной сигнал дискриминаЗ5 тора 5, и служат для блокировки выходного сигнала дискриминатора 5, т. е. для размыкания кольца фазовой автоподстройки частоты с целью формирования линейно изменяющейся частоты на выходе управляющего генератора 9 в режиме фазирования.

Устройство работает следующим образом.

При разгоне электродвигателя до синхронной частоты вращения, управляющие сигналы с блока 16 управления фазированием (РТФ) отсутствуют.

При этом на вход блока 13 фазовой ав1612368

Формула изобретения частоты на два не имеют фазового сдвига (фиг. 2), что позволяет исключить скачок фазовой ошибки на л в кольце фазовой автоподстройки частоты вращения при переходе в режим фазирования.

После синхронизации электропривода в блоке 16 управления фазированием определяется фазовое рассогласование импульсов

Fon и Б с выходов генератора 10 опорной частоты фазирования и да-чика 15 углового положения соответственно. При наличии фазового рассогласования, превышающего зону нечувствительности, устанавливается режим фазирования. На управляющий вход управляемого ключа 2 поступает сигнал Ф с блока 16 управления фазированием и на вход блока 13 фазовой автоподстройки частоты вращения начинает поступать частота с управляемого генератора 9. Одновременно на первом выходе блока 16 управления фазированием появляется сигнал разгона Р, обеспечивающий линейное нарастание выходного сигнала интегратора 8 и частоты управляемого генератора 9 по закону fyr =

= Ь+К1, где К вЂ” добротность разомкнутого кольца фазовой автоподстройки частоты вращения управляемого генератора 9, t = 0 в момент начала фазирования.

Добротность К выбирается меньше добротности блока 13 фазовой автоподстройки частоты вращения, чтобы обеспечить обработку начального фазового рассогласования без выхода блока 13 в режим насыщения.

Режим разгона электропривода с постоянным ускорением продолжается до тех пор, пока начальное фазовое рассогласование не будет отработано на половину. В этот момент сигнал разгона P становится равным 0 и появляется управляющий сигнал торможения Т, что соответствует изменению направления интегрирования интегратора 8.

Частота выходного сигнала управляемого генератора 9 изменяется при этом по закону

Ь = f (tp) — K (t — tp) где f (tp) — значение, достигнутое частотой управляемого генератора 9 в процессе разгона электропривода в момент окончания разгона tð.

Окончание процесса фазирования определяется моментом достижения нулевого фазового рассогласования импульсов частот Fan и Foc, т. е. при синфазном вращении электропривода. При этом выходные сигналы блока 16 управления фазированием становятся-равными 0, на вход блока 13 фазовой автоподстройки частоты вращения через управляемый ключ 2 начинает поступать частота 1- с генератора 1 опорной частоты вращения.

В процессе фазирования изменение управляющих сигналов на первом и втором выходах блока 16 управления фазированием приводит к скачкам напряжения на входе элемента 16 коррекции, дифференцирующие свойства которого определяют выбросы напряжения на его выходе. Введение нели5 t0

4О

55. нейного элемента / позволяет устранить выбросы напряжения на входе интегратора 8, определяющие большой темп нарастания частоты на выходе управляемого генератора 9, и устранить переходы блока 13 фазовой автоподстройки частоты вращения в режим насыщения, приводящие к нарушению алгоритма фазирования и, следовательно, к ухудшению динамики процесса фазирования.

С помощью логических элементов ИЛИНЕ обеспечивается прохождение сигналов P и Т на вход блока 17 коррекции практически без задержки (фиг. 3), ухудшающей динамику кольца фазовой автоподстройки частоты и обуславливающей отличие времени разгона и торможения. В результате отсутствия задержки по управляющим сигналам улучшается динамика процесса фазирования.

Таким образом, устройство обеспечивает улучшение динамических характеристик электропривода в режиме фазирования за счет устранения фазового сдвига импульсных последовательностей 1- и Ь., устранения задержки в прохождении сигналов Р и Т на вход блока коррекции и устранения выбросов- напряжения на входе интегратора, обуславливающих большой темп нарастания.

Устройство для согласования углового положения синхронно-вращающихся валов электродвигателей постоянного тока, содержащее последовательно соединенные генератор опорной частоты вращения, управляемый ключ и блок фазовой автоподстройки частоты с импульсными датчиками частоты и углового положения, а также генератор опорной частоты фазирования, вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты вращения, блок управления фазированием, первый вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты вращения, второй и четвертый входы подключены соответственно к выходам импульсных датчиков частоты и углового положения, третий вход соединен с выходом генератора опорной частоты фазирования, а третий выход подключен к управляющему входу управляемого ключа, импульсный частотнофазовый дискриминатор и последовательно включенные блок коррекции, интегратор и управляемый генератор, выходом соединенный с вторым входом управляемого ключа, отличающееся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик устройства в режиме фазирования, в него введены два делителя частоты и два элемента ИЛИ-НЕ, вход первого делителя частоты подключен к выходу управляемого генератора, вход второго делителя частоты подключен к выходу генератора опорной частоты вращения. вы16123б8

1 (1ол) у/р

Составитель Т. Рожкова

Тсхред А. Крави к Корректор О. Кравцова

Тираж 461 Подписное

Редактор Г. Гербер

Заказ 3834

ВНИИГ1И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж вЂ” 35, 1 а1 шская наб., д. 4/5

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

7 ходы делителей частоты соединены с соответствующими входами и."1пульсного частотно-фазового дискриминатора, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к первому выходу блока управления фазированием, второй выход которого соединен с вторым входом второго элемента

ИЛИ-НЕ, выход первого элемента ИЛИ-НЕ подключен к первому входу второго элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входом блока коррекции.

2. Устройство по п. 1, отлинающееся тем, что блок коррекции выполнен в виде последовательно соединенных корректирующего элемента и нелинейного элемента с характеристикой типа «насыщение», при этом вход корректирующего элемента является входом блока коррекции, а выход нелинейного элемента выходом блока коррекции.