Электропривод постоянного тока

 

Использование: может быть использовано для регулирования положения, скорости и тока электродвигателей постоянного тока. Сущность изобретения: двигатель 1 подключен через тиристорный преобразователь 2 к питающей сети. Блок 3 управления тиристорами своими входами подключен к датчику А тока, датчику 5 скорости, датчику 6 положения, зздатчику 7 (тока, скорости или положения), информационным выходам программируемого таймера 8 и регистра 9 внешнего события, выходу переполнения таймера 8, а своими выходами - к буферному р егистру 10 и к информационным входам программируемого таймера 8. Датчик 11 синхронизации своим входом подключен к питающей сети, а выходом - к синхровходу регистра 9 внешнего события. Генератор 12 импульсов своим выходом подключен к счетному входу таймера 8. В устройстве точность отработки углов управления одинакова во всем их диапазоне, не зависит от быстродействия вычислителя блока управления тиристорами. 2 ил. ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (О) (! 0 (si)s Н 02 Р 5/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4803696/07 (22) 19.03.90 (46) 28.02.93. Бюл. М 8 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт силовых полупроводниковых устройств (72) Н.И.Сороченко (56) Авторское свидетельство СССР

N 738080, хл. Н 02 P 5/06, 1990.

Авторское свидетельство ГССР

N 1259458, кл. Н 02-Р 5/06, 1986. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД. ПОСТОЯННОГО

ТОКА (57) Использование: может быть использовано для регулирования положения, скорости и тока электродвигателей постоянного тока. Сущность изобретения: двигатель 1 подключен через тиристорный преобразователь 2 к питающей сети. Блок 3 управления тиристорами своими входами подключен к датчику 4 тока, датчику 5 скорости, датчику 6 положения, задатчику 7(тока, скорости или положения), информационным . выходам программируемого таймера 8 и регистра 9 внешнего события, выходу переполнения таймера 8, а своими выходами— к буферному регистру 10 и к информационным входам программируемого таймера 8.

Датчик 11 синхронизации своим входом подключен к питающей сети, а выходом — к синхровходу регистра 9 внейнего события.

Генератор 12 импульсов своим выходом подключен к счетному входу таймера 8. В устройстве точность отработки углов управления одинакова во всем их диапазоне, не зависит от быстродействия вычислителя блока управления тиристорами. 2 ил.

1798881

3 4

Изобретениеотноситсякзлектротехни- ра данные 01 и записывает их в первый . ке и может быть использовано для регули- счетчиксигналомзаписиВ/. Первый счетчик рования положения, скорости и тока отсчитываетзаписанноечислоимпульсови электродвигателей постоянного тока. затормаживается, вырабатывая при этом

Целью изобретения является повыше- 5 сигнал переполнения V, который снимается ние точности регулирования и упрощение в момент очередной записи. Второй счетэлектропривода постоянного тока, чик, например; инкрементный, работает в

Предлагаемое устройство представле- режиме счета непрерывно. Разрядность

Но HB фиг,1. счетчиков равна R, DO-выходные данные

Двигатель 1 подключен через тиристор- .10 таймера 8, т.е. второго счетчика. ный преобразователь 2 к питающей сети. Алгоритм работы блока управления 3 .. Блок управления 3 своими входами подклю- описан ниже. чен к датчику тока 4, датчику скорости 5, При подаче напряжения питания блок датчику положения 6, задатчику (тока, ско- управления 3 выполняет программу начальрости или положения) 7, информационным 1Б ной установки и начальной синхронизации выходам программируемого таймера 8 и с сетью, после чего входитвустановившийрегистра внешнего события 9, выходу пе- ся циклический режим работы. Начало цик- реполнениятаймера8,асвоими выходами — ла определяет момент формирования к буферному регистру:10 и к информацион- . очередного импульса отпирания тиристорным входам программируемого таймера 8. 20 ногопреобразователя. В каждомциклеблок

Датчик синхронизации 11 своим входом управления 3 последовательно выполняет подключен кпитающейсети,а выходом — к следующие вычислительные процедуры: синхровходу регистра внешнего события 9. регулятора положения, в результате опреГенератор импульсов 12 своим выходом деляется заданное значение скорости; регуподключен к счетному входу таймера 8. 2Б лятора.скорости, в результате определяется

Устройство работает следующим обра- заданное значение тока; регулятора тока, в зом. результате определяется заданное значе-.

С валом двигателя 1 механически связа- .ние угла управления тиристорным преобраныдатчикскоростивидатчик положения6, зователем, обработки угла управления, в осуществляющие преобразование механи- 30 результате определяется номер отпирае ческих величин в электрические в виде ана- . мого тиристора и момент времени отпиралогового сигнала или. цифрового кода. В ния; ожидание формирования отпирающего якорную цепь двигателя 1 установлен шунт, импульса: или выполнение других задач со падение напряжения с которого подается входами в начало очередного цикла по прена вход датчика тока 4, который вырабаты- 35 рыванию от отпирающего импульса. вает нормированный аналоговый сигнал . В соответствии с вычисленным значениили цифровой,код, Информацию вь1шепере- . ем угла управления блок 3, выполняя прочисленных.датчиков„а также блока задания .: грамму, синхронной одноканальной

7 вводят в блок управления 3; содержащий .системы импульсно-фаЗовогб управления, в себе вычислитель, например, на базе 40 определяет номер отпираемого тиристора, микропроцессора. Датчик синхронизации . записывает соответствующий код отпираю- .

11 содержит фильтр, выделяющий.гармо- щих импульсов в буферный регистр 10, вынику напряженйя сети, и нуль-орган, кото- .числяет задержку отпирания этого рый выдает импульсы, соответствующие тиристора от текущего момента времени до моменту естественной коммутации тиристо- 4о требуемого и записывает ее в и рограммирура тиристорного преобразователя 2, услов- емый таймер 8. Таймер 8 отсчитывает заданно названного нулевым; Этот импульс ную задержку и сигналом с выхода воздействует на синхровход регистра переполнения воздействует на буферный . внешнего события 9, который запоминает регистр 10, разрешая прохождение отпирасостояние выходных информационных сиг- б0 ющих импульсов на тиристорный преобраналов программируемого таймера.8 в момент зователь 2. Длительность управляющего появления импульса датчика синхрониЗа- импульса формируется либо аппаратно, нации 11, пример дифференцирующей цепочкой в буНафиг,1представленафункциональная ферном регистре 10, либо программно в схема программируемого .таймера 8. Тай- 55 блоке управления 3. мер состоит из двух счетчиков. Оба счетчика Номер отпираемого тиристора К опресчитают импульсы, подаваемые на вход С, . деляется по формуле

Первый (верхний на фиг.2) счетчик — декрементныйи работает вждущем режиме. Блок () I K(A — 1) +1,KA4K(ll- Q П1 — 1 управления выстаеляет входные для тайме- < О 8-Ли K(i1 ")> Г 1

1798881

30. процессе программной обработки их пока35 ет большую точность за счет введенил реги40 стра внешнего события и стробирования

50 где п — номер цикла;

m — число фаз питающей сети;

К(п-1) — номер предыдущего тиристора.

Код отпирающих импульсов, соответствующий данному тиристору, выбирается из таблицы, хранящейся в постоянной памяти.

Время наступления точки естественной коммутации (по таймеру) 0-ro тиристора Ео считывается из регистра внешнего события

9 и хранится а памяти блока 3. Период сети

Т вычисляется каждый раз после выявления изменения содержимого регистра внешнего события 9, опрос которого производится в каждом цикле, по формуле:

Т = Ео (n) - Ео (и-1) .

Точка естественной. коммутации К-го тиристора;

Ек = Ео 4- КхТ/m = E(k-1) + Т/m.

Число M записывается блоком 3 в таймер 8 для включения К-го тиристора:

N=Ek+N D1, О, где h4,— требуемый угол управления в дискретах таймера; Ь1 — содержимое таймера 8, считанное блоком 3 непосредственно перед записью.

Для того, чтобы точность отработки заданного угла управления не зависела от дрейфа частоты сети и частоты генератора импульсов 12: Й =аТ/360, где а — угол управления в электрических градусах.

Емкость таймера 8 (разрядность R) выбирается большей периода сети Т. Переполнение второго счетчика таймера 8 не оказывает влияния, т.к..в числе N при его записи старшие разряды номером больше R (если таковые есть) не используются. В случае применения в блоке 3 процессора малой вычислительной мощности допустимо производить расчеты регуляторов скорости и положения не каждый цикл, а через М циклов в свободное от процедур регулятора тока и отработки угла управления процессорное время. При М < 3 динамические показатели качества регулирования удовлетворяют требованиям для большинства электроприводов.

Технико-зкономические преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известным прототипом видны из сопоставительного анализа.

В устройстве-прототипе имеет место погрешность отработки углов управления 5 тиристорным преобразователем для по крайней мере одного тиристора, когда этот угол близок к кратному дискрете преобразователя значению вследствие наложения во времени требований прерываний от датчика синхронизации и от таймера перед выдачей отпирающих тиристоры импульсов.

Если приоритет прерывания от таймера выше, чем от датчика синхронизации, то задержка обработки прерываний от датчика синхронизации, величина которой не определена от О до какого-то конечного значения

А, вызовет ошибку в вычислении точек естественной коммутации всех тиристоров. В противном случае ошибка будет из-за задержки выдачи кода отпирающих импульсов в буферный регистр. При оптимальной программе, которую не всегда возможно реализовать, величина А будет равна сумме времен: длительности выполнения самой продолжительной команды; процедуры прерывания; команды выдачи кода отпирающих импульсов в буферный регистр (или считыванил таймера); команды управления приоритетами прерываний или возврата из прерывания.

Для микропроцессора. например

К1801ВМ2, с тактовой частотой 7 МГц это время без учета инерционности блока прерываний и буферного регистра составит соответственно 20+15+10+7=52 мкс, Кроме этого, например, многие контроллеры цифровых датчиков скорости и положения в заний требуют следования двух и более команд процессора без временного разрыва (из-за прерываний) между ними, Чтобы выполнить эти требования, необходим запрет прерываний, а значит, возможна дополнительная погрешность в отработке угла управления.

Предлагаемое устройство проще и имебуферного регистра импульсом переполнения программируемого таймера, С помощью регистра внешнего события запоминается момент времени прихода синхронизирующего сигнала, и эта информация обрабатывается блоком управления тиристорами в удобное для него время без прерывания его управляющей программы. Запись кода отпирающих импульсов в буферный регистр производится блоком управления сразу после вычисления этого кода и угла управления, а выдача их на управляющие переходы тиристоров производится в момент переполнения программируемого таймера без необходимости прерывания вычислителя блока управления.

Устройство-и рототип требует немедленной реакции вычислителя блока управления (с помощью прерываний) на эти события и, поскольку этэ реакция занимает конечное

1798881 время, при этом ухудшается точность отрабог ки углов управления тиристорным преобразователем, а также наличия блока приоритетных прерываний и еще двух таймеров, что ведет к усложнению устройства, Предлагаемое устройство для своей работы по отработке углов управления не требует прерываний благодаря введению аппаратной поддержки процесса синхронизации с сетью в виде регистра внешнего события и процесса формирования отпирающих импульсов путем стробирования буферного регистра импульсом переполнения программируемого таймера.

В результате точность отработки углов управления одинакова во всем их диапазоне, не зависит от быстродействия вычислителя блока управления тиристорами, при этом не накладываются жесткие требования реального времени к управляющим программам и эта точность определяется лишь дискретностью программируемого таймера. Например, если .принять разрядность программируемого таймера и вычислителя блока управления равной 16 двоичных разрядов, а полную емкость этого таймера -два периода сети, т.е. 40 мс, то погрешность составит не более 1,25 мкс (две дискреты таймера), т.е. имеется многократный запас по требуемой точности.

Предлагаемое устройство проще прототипа в изготовлении. и наладке;так как имеет меньшее количество элементов; а именно; один программируемый таймер и регистр внешнего события предлагаемого устройства против трех программируемых таймеров прототипа, причем регистр существенно проще таймера, а программируемые таймеры предлагаемого и сопоставляемого устройства примерно равны по сложности.

Кроме того, в устройстве-прототипе более сложный блок управления тиристорами, т.к. имеет в своем составе достаточно сложный блок приоритетных прерываний по четырем независимым запросам, а предлагаемое ус5 тройство может работать без прерывания или с более простым блоком прерываний с одним входом запроса .

Формула изобретения

10 Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, якорная обмотка которого подключена к тиристорному преобразователю с блоком управления, входы обратных связей и задания блока управ15 ления соединены с датчиком тока, скорости, положения и задатчиком режима работы, программируемый таймер, счетный вход которого подключен к генератору импульсов, а информационные входы и выхо20 ды, а также выход переполнения этого таймера подключены к соответствующим входам и выходам блока управления тиристорами, датчик синхронизации, вход которого предназначен для соединения с

25 питающей сетью, управляющий вход тиристорного преобразователя через буферный регистр соединен с управляющими выходами блока управления тиристорами, о т л и -, ч а ю шийся тем, что, с целью повышения

30 точности регулирования и упрощения,в него введен регистр внешнего события, синхровход которого подключен к датчику синхронизации, информационные входы этого регистра соединены с информационными

35 выходами программируемого таймера, информационные выходы регистра внешнего события подключены к соответствующим входам блока управления тиристорами, а выход переполнения программируемого

40 таймера соединен с разрешающим входом . буферного регистра.

1798881

Составитель Н; Сороченко

Техред M.Ìîðãàíòàä Корректор П. Гереши

Редактор А. Бер

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

Заказ 778 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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