Цифровой электропривод постоянного тока

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 02 Р 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4689060/07 (22) 04.05,89 (46) 23.04.91. Бюл. hh 15 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) А.А. Кромм и,Г,M. Симаков (53) 621.316.718.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1176435, кл. Н 02 P 5/06, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1399880, кл. Н 02 P 5/16, 1987, (54) ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехни, Ы2,, 1644347 А1

2 ке и может быть использовано в цифровых электроприводах постоянного тока. Целью изобретения является уменьшение пульсаций скорости. Устройство содержит последовательно соединенные электродвигатель

1, импульсный датчик 2, измеритель 3 частоты вращения, а также последовательно соединенные первый сумматор 4, интегратор 5, блок 6 ключей, цифроаналоговый делитель

7. Поддержание заданного значения пулй саций тока обеспечивается регулированием частоты широтно-импульсного преобразователя 13 и соответствующим изменением напряжения регулируемым источником 14. 2 ил.

1644347 ние пульсаций скорости.,5

На фиг, 1 изображена структурная схе10 ного тока

20

45 выходом цифроаналогового делителя 7, вы-, 50 ход коммутатора 16 соединен с управляю55

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цифровых электроприводах постоянного тока.

Целью изобретения является уменьшема цифрового электропривода постоянного тока; на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие работу цифрового электропривода постоянЦифровой электропривод постоянного тока содержит последовательно соединенные электродвигатель 1, импульсный датчик 2, измеритель 3 частоты вращения, а также последовательно соединенные первый сумматор 4, интегратор 5, блок 6 ключей, цифроаналоговый делитель 7 и

0 последовательно соединенные цифровой регулятор 8 частоты вращения и блок 9 цифрового умножения, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора 4, последовательно соединенные инвертор

10, второй сумматор 11, второй вход и выход которого соответственно соединены с выходом блока 6 ключей и вторым входом блока

9 цифрового умножения, второй вход блока б ключей соединен с входом инвертора 10, первый вход цифрового регулятора 8 частоты вращения соединен с кодом задания скорости, а второй вход соединен с выходом измерителя 3 частоты вращения, последовательно соединенные широтно-импульсный модулятор 12 и широтно-импульсный преобразователь 13, регулируемый источник 14 напряжения, второй вход широтноимпульсного преобразователя 13 соединен с выходом регулируемого источника 14 напряжения, Кроме того, цифровой электропривод постоянного тока дополнительно содержит блок 15 переключения, первый 16 и второй

17 коммутаторы, регулятор 18 тока, датчик

19 тока, включенный в якорную цепь электродвигателя 1, выход которого соединен с первым входом регулятора 18 тока, второй вход которого соединен с сигналом, пропорциональным току задания, а выходом подключен к первому входу первого коммутатора 16, второй вход которого соединен с щим входом регулируемого источника 14 напряжения, вход которого соединен с источником напряжения сети, второй выход регулятора 18 тока соединен с первым входом блока 15 переключения, второй вход которого соединен с вторым выходом цифрового регулятора 8 частоты вращения; выход блока 15 переключения одновременно

35 соединен с управляющим входом первого

16 коммутатора и второго 17 коммутатора, три входа которого соответственно соединены с выходом блока 9 цифрового умножения. входом первого сумматора 4 и с заданием, пропорциональным скважности, равной единице, выход второго коммутато-. ра 17 соединен с входом широтно-импульсного модулятора 12. Датчик тока 19 включен между выходом преобразователя 13 и электродвигателем 1.

Устройство работает следующим образом.

В режиме разгона на вход цифрового регулятора частоты вращения 8 поступает код задания скорости N, На вход регулятора тока 18 электродвигателя 1 также поступает сигнал задания тока. Так как в момент времени то ток и скорость двигателя равны нулю, а задание этих координат установлено, то на первый и второй управляющий вход блока переключения 15 поступают следующие сигналы; с логического выхода регулятора тока 18 (ЛВРТ) — лог, "1"; с управляющего выхода цифрового регулятора частоты вращения — код управления, у которого в старшем разряде (МРКУ) — лог, "1", а в младшем разряде (СРКУ) — лог. "0".

В соответствии с данным кодом блок переключения 15 формирует такой сигнал управления коммутаторами 16, 17 и блоком ключей 6, что коммутатор 16 проводит на выход сигнал второго входа, коммутатор

17 — сигнал третьего входа, а блок 6 ключей отключен сигналом лог. "0". Таким образом, на выходе блока 6 ключей формируется код, состоящий из лог. "0", что соответствует максимальному напряжению на выходе цифроаналогового делителя 7 и, следовательно, на выходе регулируемого источника напряжения 14. Коммутатор 17 пропускает код скважности, равный единице, и начинается форсировка электромагнитных процессов в якорной обмотке электродвигателя 1.

При достижении током якоря величины тока трогания (момент t<) двигатель 1 начинает непосредственный разгон с темпом, определяемым скоростью нарастания тока и нагрузкой, При достижении заданного тока

1эзд регулятор тока 18 на логическом выходе формирует сигнал лог.. "0", (1з д — Л I) < I><

< (1»„+ ЛI), где Ь 1 задается в регуляторе тока 16. Сигналы СРКУ и МРКУ не изменяют своего состояния, что свидетельствует о разгоне двигателя (момент tz). При изменившемся сигнале ЛВРТ (лог. "0") блок 17 переключения формирует переключение каналов коммутаторов 16 и 17. Через комму1644347

Uc

0вых = уй

55

Данный закон управления поддерживается во всем диапазоне режима стабилизации скорости (интервал 1з - t4). татор 16 проходит выходной сигнал регулятора тока 18, а через коммутатор 17 код скважности улт, Начинается второй этап разгона двигателя, при котором напряжение на выходе регулируемого источника 5

14 уменьшается до величины, необходимой для поддержания тока якоря 1в, при этом скважность широтно-импульсного преобразователя 13 равна оптимальной. По мере увеличения скорости, а следователь- 10 но, и противо-ЭДС двигателя для поддержания заданного тока регулируемый источник напряжения 14 увеличивает свое выходное напряжение, Выходное напряжение источника 14 регулируется в функции тока якоря, 15 при компенсации противо-ЭДС двигателя.

Второй этап разгона двигателя длится до момента времени 1з пока сигнал обратной связи N«не станет близок к сигналу задания скорости N и начнется режим ста- 20 билизации скорости. В режиме стабилизации блок переключения 15 по старшему разряду кода управления цифрового регулятора 8 переключает каналы коммутатора

16 с регулятора тока 18 на цифроаналоговый 25 делитель 7. Одновременно блок переключения 15 коммутирует блок 17 — с сигнала у.лт на сигнал ушим и открывает блок ключей 6 сигналом лог. "1". Сигнал СРКУ лог, "1" формируется приусловии М вЂ” ЛМ< й«< 30

< N + Л N, где Л N — произвольное значение када, определяемое динамическими свойствами системы и точностью поддержания средней частоты вращения двигателя. Проходящий через коммутатор 17 сигнал уши„формируется из произведения сигнала рассогласования ув цифрового регулятора частоты вращения 8 и выходного сигнала второго сумматора 11, Та. : как блок ключей боткрытсигналомлог. 40

"1", то на выходе инвертора 10 лог. "0", что соответствует прохождению выходного сигнала интегратора 5 через сумматор 11. Инт тегратор формирует сигнал К = f y dt. 45 о

Сигнал у = у,„т — от формируется первым сумматором 4. Таким образом, на выходе блока цифрового умножения 9 получаем ушим = К уд, а на выходеделителя 50

7 — сигнал, пропорциональный 1/К. В результате на входе широтно-импульсного преобразователя 13 формируется сигнал

Режим торможения двигателя 1 осуществляется также в два этапа по принципу, аналогичному режиму разгона. Отличие— формирование цифровым регулятором",частоты вращения 8 нового кода управления, в котором сигнал УРКУ принимает значение лог. "0". Этот сигнал воспринимается блоком переключения 15 как сигнал торможения и в зависимости от заданного тока на входе регулятора тока 18 и логического сигнала на ЛВРТ он управляет коммутаторами

16, 17 и блоком ключей 6, Режим торможения длится до появления лог. "1" сигнала

СРКУ.

Формула изобретения

Цифровой электропривод постоянного тока. содержащий последовательно соединенные электродвигатель, импульсный датчик, измеритель частоты вращения, а также последовательно соединенные первый сумматор, интегратор, блок ключей, цифроаналоговый делитель и последовательно соединенные цифровой регулятор частоты вращения и блок цифрового умножения, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, первый вход которого соединен с блоком задания оптимального значения относительной длительности импульса, последовательно соединенные инвертор, второй сумматор, второй вход и выход которого соответственно соединены с выходом блока ключей и вторым входом блока цифрового умножения, второй вход блока ключей соединен с входом инвертора, первый вход цифрового регулятора частоты вращения соединен с блоком кода задания скорости, а второй вход соединен с выходом измерителя частоты вращения, последовательно соединенные широтно-импульсный модулятор и широтно-импульсный преобразователь, вход которого подключен к якорной обмотке электродвигателя, второй вход широтно-импульсного преобразователя соединен с выходом регулируемого источника напряжения, блок задания скважности, равной единице, отличающийся тем, что, с целью уменьшения пульсаций скорости, в цифровой электропривод постоянного тока введены блок задания тока, блок переключения, первый и второй коммутаторы, регулятор тока и датчик тока, включенный в якорную цепь электродвигателя, выход датчика тока соединен с первым входом регулятора тока, второй вход которого соединен с блоком задания тока, а выход подключен к первому входу первого коммутатора, второй вход которого соединен с выходом цифроаналогового делителя, выход коммутатора соединен с управляющим

1644347, Ь 1ь

ЮР7

Фжу

Ф вЂ” /pe сослояние

Составитель С. Колодезев

Редактор О.Стенина Техред М,Моргентал Корректор М.Самборская

Заказ 1466 Тир аж 357 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101 входом регулируемого источника напряжения, второй выход регулятора тока соединен с первым входом блока переключения, второй вход которого соединен с вторым выходом цифрового регулятора частоты, 5 вращения, выход блока переключения одновременно соединен с управляющими входами первого и второго коммутаторов, три вхо да второго коммутатора соответственн соединены с выходом блока цифрового ум ножения, входом первого сумматора и бло ком задания скважности, равной единице выход второго коммутатора соединен со вхо дом широтно-импульсного модулятора.