Устройство для управления двухфазным асинхронным электродвигателем

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CoIo3 Советсии«

Сецналнстнчвснн«

Республик (iif868962 (5I)M. Кв.

Н qZ Р 7/58 (61) Дополинтеяыюе к авт. санд-ву— (22) Заявлено 24.01 80 (21) 2874801/24-07 с присоединением заявки РЙ— (23) Приоритет—

Опубликовано 30.09 ° 81. бюллетень М 36 феудвретаеай кепетет

СССР ее девам «aelpneffffll е ет«рытев (53) УДК621.316 .721.078 (088.8) Дата опубликования еинсаиня 30.09.81

П. Д. Руднев, В. С. Покровский, В. А

С. Н. Воронцов, К. Е. Чуприн, В. И. 1 агулМн;и А. И. Буртов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХФАЗНЫМ

АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах исполнительных механизмов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления

5 двухфазным асинхронным двигателем, содержащее блок управления, Й-разрядный счетчик, два статических триггера, элемент И, коммутатор н усилитель fO мощности, причем один иэ выходов блока управления соединен с управляющими входами N-разрядного счетчика, другой выход — с одним из входов первого статического триггера а третий выФ

f$ ход — с одним из входов элемента И, другой вход которого связан с выходом первого статического триггера, выход второго статического триггера подключен к одному из входом коммутатора, другой вход которого связан с четвертым выходом блока управления, а два выхода подключены к двум входам усилителя мощности, третий вход которого

2 соединен со входом блока управления и источником опорного напряжения, а первый.и второй выходы связаны с выходами устройства jl) .

Недостатком известного устройства является низкое быстродействие, так как оно работает с цикличностые, равной половине периода опорного переменного напряжения, питающего двигатель и, таким образом, вносит в систему управления механизмом запаздЫвания, максимальная величина которых может быть равна вЂ, где w- круговая частоjf см ° та опорного напряжения.

Цель изобретения — увеличение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления двухфазным асинхронно двигателем, содержащве блок управления, Й-разрядный двоичный счетчик, один вход которого соединен с первым выходом блока управления, первый статический триггер, один вход которого соединен со вторым868962 выходом блока управления, а выход— с одним входом элемента И, другой вход которого соединен с третьим выходом блока управления, коммутатор, один вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, а дру ой вход — с выходом второго статического триггера, усилитель мощности, два входа которого соединены с двумя выходами коммутатора, а третий вход соединен со входом блока управления и источником опорного переменного напряжения, два выхода усилителя мощности подключены к обмоткам статора асинхронного электродвигателя, введены до- полнительный блок управле тия, мультиплексор, причем пятый выход блока управления соединен со счетным входом

N-разрядного двоичного развертывающего счетчика, М-импульсных выходов которого соединены с Й-первыми входами мультиплексора, М-вторых входов которого подключены к входным клеммам дополнительного блока управления, а выход соединен с другим входом первого статического триггера, выход которого соединен с одним из входов второго статического триггера, другой вход которого соединен с выходом элемента И.

ЗО

Блок управления состоит из генератора тактовых импульсов, распределителя импульсов, трех блоков синхронизации, делителя частоты, элемента ИЛИ, 35 элемента НЕ и триггера Шмитта, причем выход генератора соединен со входом распределителя импульсов, первый выход которого подключен ко второму выходу блока управления и к одним вхо40 дам первого и второго блока синхронизации, выходы которых соединены со входами элемента ИЛИ, выходом подключенный к первому выходу блока управления и одному входу делителя частоты, 45 другой счетный вход которого соединен со вторым выходом распределителя импульсов, а выход — с пятым выходом блока управления и с одним из входов третьего блока синхронизации, другой вход которого связан с третьим выходом распределителя импульсов, а выход — с третьим abncdäoì блока управления, вход которого соединен со входом триггера

Шмитта, выходом ..связанного с другим входом первого блока синхронизации и через элемент НЕ с другим входом второго блока синхронизации и четвер" тым выходом блока управления, 4

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройства для управления двухфазным асинхронным двигателем содержит блок 2 управления, предназначенный для формирования сигналов управления работой устройства и первый выход которого соединен со входом установки в "0", развертывающий счетчик 2, вырабатывающий Й-ортогональных импульсных последовательностей и состоящий из двоичного счетчика Й-счетных триггеров 3, счетный вход которого, являющийся счетным входом развертывающего счетчика 2, связан с пятым выходом блока 1 управления, а входы установки в 0 счетных триггеров 3 объединены и подключены ко входу установки в "0" развертывающего счетчика 2,и М формирователей 4 импульсов. Входы формирователей 4 импульсов связаны с выходами N-счетных триггеров 3 двоичного счетчика, а выход через импульсные выходы развертывающего счетчика 2- с

Й-первыми входами мультиплексора 5.

Вторые Й-входы мультиплексора 5, коммутирующего импульсные последовательности, вырабатываемые развертывающим счетчиком 2, соединены с Й входами дополнительного блока 6 управления, а выход связан с одним входом первого статического триггера 7, Другой вход первого статического триггера 7 соединен со вторым выходом блока 1 управления, а выход — с одним входом элемента И 8, другой вход которого связан с третьим выходом блока 1 управления, и одним входом второго статического триггера 9,,другой вход которого подключен к выходу элемента И 8, а выходк одному входу коммутатора 10. Один из входов коммутатора 10, формирующего реверс двигателя и выполненного на комбинационных логических схемах, соединен с клеммой 11, на которой имеется управляющий сигнал А переменного знака, другой вход — с четвертым выходом блока 1 управления, а два выхода — к двум входам усилителя 12 мощности. Третий вход усилителя 12 мощности, обеспечивающего усиление по току и напряжению сигналов управления, поступающих с выходов устройства в обмотки управления двигателя, связан со входом блока 1 управления и источником 13 опорного напряжения, а два выхода подключены к выходным клеммам

l4 и 15 обмоток статора асинхронного электродвигателя.

5 8689

Блок 1 управления состоит из генератора 16 тактовых импульсов, вырабатывающего тактовые импульсы высокой частоты, выход которого соединен со входом распределителя 17 импульсов, формирующего три последовательности тактовых импульсов, первый выход которого связан с синхронизирующими входами первого 18 и второго 19 блоков синхронизации и вторым выходом !!! блока 1 управления, второй выход — со счетным входом делителя 20 частоты, а третий выход — с сийхронизирующим входом третьего блока 21 синхронизации. Выходы первого 18 и второго 19 блоков синхронизации подключены к двум входам элемента ИЛИ 22, выход которого соединен с первым выходом блока управления и со входом установки "1" делителя 20 частоты. Выход делителя

20 частоты связан с пятым выходом блока 1 управления и с синхронизируемым входом третьего блока 21 синхронизации, выход которого соединен с третьим выходом блока 1 управления. Вход блока I управления подключен ко входу триггера Шмитта 23, выход которого связан с синхронизируемым входом первого блока )8 синхронизации и через схему НЕ 24 — с синхронизируемым вхоЗО дом-второго блока 19 синхронизации и четвертым выходом блока 1 управления.

Устройство работает следующим образом.

Распределитель 17 импульсов форми35 рует из последовательности тактовых импульсов высокой частоты, вырабатываемых генератором 16 тактовых импульсов, три последовательности тактовых импульсов ТИ-I, ТИ-2 и ТИ-3 с часто4О тами Гт = Фт, = " гп- при"ем

П-1 погрешности в работе устройства будут тем меньше, чем f7 @ )) fpq где

I Ф вЂ” частота опорного напряжения Орп питающего асинхронный двигатель. Пос.45 ледовательность ТИ-I, поступающая с

> первого выхода распределителя 17 импульсов через второй выход блока 1 управления на один вход первого статического триггера 7, сбрасывает первый статический триггер 7, при этом на его выходе устанавливается логическая "1 открывая элемент И 8, а второй статический триггер 9 остается в положении, в котором находился до сброса первого статического триггера

7. Кроме того, последовательность

ТИ-I, в качестве синхронизирующих импульсов, поступает на синхронизирующие

62 6 входы первого 18 и второго 19 блоков синхронизации, а последовательность

ТИ-3 с третьего выхода распределителя

17 импульсов, в качестве синхронизирующих импульсов, — на синхронизируюп ий вход третьего блока 21 синхронизации.

Последовательность ТИ-2 со второго. выхода распределителя 17 импульсов поступает на счетный вход двоичного делителя 20 частоты, который вырабатывает последовательность счетных ннпульсов с частотой уьч н „ „ Ган (длительность импульсов последовательности счетных импульсов равна длительности импульсов последовательности

ТИ-2). Последовательность счетных импульсов частоты f „ с выхода делителя

20 частоты через пятый выход блока 1 управления поступает на счетный вход развертывающего счетчика 2 и на синхронизируемый вход третьего блока 21 синхронизации, с выхода которого через третий выход блока 1 управления на вход элемента И 8 проходят импуль- сы с частотой Г „, синхронизированные последовательностью тактовых импульсов

ТИ-3. Триггер Шмитта 23, вход которого через вход блока 1 управления, связанный с источником 13 опорного переменного напряжения Up< вырабатывает сигнал фазы опорного напряжения в виде последовательности импульсов частаты fp< со скважностью 2, передний и задний фронты которых совпадают с моментом перехода Up< через ноль. Импульсы с выхода триггера Шмитта 23 поступают на синхронизируемый вход первогоблока 18 синхронизации, а после инверсии на элементе НЕ 24 — на синхронизируемый вход второго блока 19 синхронизации и через четвертый " од блока I управления — на первый вход коммутатора 10. Первый IS и второй 19 блоки синхронизации по переднему фронту импульсов, поступающих на их синхронизируемые входы, вырабатывают импульсы, синхронизированные с последовательностью ТИ-I и поступающие на входы элемента ИЛИ 22. С выхода элемента ИЛИ 22 на вход установки в "1 "делителя 20 частоты и через первый выход блока 1 управления на вход установки в "0", развертывающего счетчика .2 в момент перехода опорного напряжения Up через ноль приходят импульсы с частотой 2f<<, синхронизирован-. ные с последовательностью ТИ-2. Первый импульс последовательности ТИ-2, пришедший со второго выхода распредежайшего импульса последовательности

ТИ-1 триггер 7 перебрасывается в "1", открывая элемент И 8. При отсутствии импульса с выхода мультиплексора 5 импульс с выхода третьего блока 21 синхронизации, пройдет через элемент

И 8 и перебросит второй статический триггер 9 в "0", при этом на третий вход коммутатора 10 поступит логический "0". Таким образом, на третий вход коммутатора 10 поступают импульсы, количество, расположение и длительность которых на полупериоде опорного напряжения U>> зависит от величины кода числа управляющего сигнала А. Коммутатор 10, формирующий реверс двигателя, выполнен на комбинационных логических схемах и для формирования сигналов на двух своих выходах использует сигналы, поступающие на первый его вход с четвертого выхода блока 1 управления сигнал фазы опорного напряжения О „р на второй вход — с клеммы 11 знака управляющего сигнала А и на третий вход — с выхода второго статического триггера 9. Первый и второй выходы коммутатора 10 связаны со входами логическими зависимостями вида ел z ° (ху + х.у) и d.<= х Гх P +

+ х.уГ, гле Е. и а- сигналы на нервом и втором выходах коммутатора 10, \ у, х и z — сигналы на первом, втором, и третьем входах коммутатора 10. Сигналы с первого и второго выходов коммутатора 10 усиливаются с помощью усилителя 12 мощности по току и напряжению до величины, необходимой по условиям работы двигателя, и выводятся иэ устройства через выходные клеммы 14 и 15.

Таким образом, в предлагаемом устройстве формирование выходных сигналов, пропорциональных полученному воздействию начнется не позже чем через вход устройства управляющего сигнала

А, т. е. в (2 — 1) раз быстрее по

Й+4 сравнению с известным устройством.

Формула изобретения

1. Устройство для управления двухфазным асинхронным электродвигателем, содержащее блок управления, Й-разрядный двоичный развертывающий счетчик, один вход которого соединен с первым выходом блока управления, первый статический триггер, одиг вход которого

7 8689б2 8 лителя 17 импульсов на счетный вход делителя 20 частоты после установки делителя 20 частоты в "1" и установки в "0" Й-счетных триггеров 3 развертывающего счетчика 2, переводит делитель 20 частоты в "0", а импульс переполнения с. его выхода поступает через пятый выход блока 1 управленйя на счетный вход развертывающего счетчика 2, устанавливая младший разряд 10 двоичного счетчика в "1". Импульсы с выхода делителя 20 частоты, заполняют дважды за полупериод опорного напряжения 00П двоичный счетчик развертывающего счетчика 2, вырабатывающего 15

Й-ортогональных последовательностей импульсов,.длительность которых равна длительности импульсов последовательности ТИ-2, а частота следования кратна 2r, где r = 1, 2...Й. Ортого- щ нальные последовательности импульсов в развертывающем счетчике 2 импульсов формируются Й формирователями 4 импульсов в момент изменения состояния Й-счетных триггеров 3 с "0" в д

"1" и поступают, через импульсные выходы развертывающего счетчика 2 на

Й-.первые входы мультипле сора 5. На вторые входы мультиплексора 5, коммутирующего ортогональные последовательности, подается с входных клемм дополнительного блока б управления

N-разрядный прямой код числа управляющего сигнала А таким образом, что мпадший Разряд кода числа управляющего сигнала А управляет подключением на выход мультиплексора 5 последовательности импульсов, формируемой формирователем 4 импульсов, связанным с выходом Й-oro разряда двоичного счет40 чика развертывающего счетчика 2, а

N-ый разряд кода числа управляющего сигнала А последовательности импульсов, формируемых формирователем 4, связанным с выходом первого разряда

45 двоичного счетчика. Импульсы с выхода мультиплексора 5 поступают на вход первого статического триггера 7, устанавливая на его выходе .логический

"0" при этом второй статический тригв я н 50 гер 9 перебрасывается в "1", т, е, на третий вход коммутатора 10 поступает логическая 1", и запирается элемент

И 8, запрещая прохождение на вход второго статического триггера 9 импульса, поступающего с выхода третьего блока

21 синхронизации через третий выход блока 1 управления. С приходом на вход первого статического триггера 7 бли25

9 8689 соединен со вторым выходом блока управления, а выход — с одним входом элемента И, другой вход которого соединен с третьим выходом блока управления, коммутатор, один вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, а другой вход — с выходом второго статического триггера, усилитель мощности, два входа .которого соединены с двумя выходами коммутатора, I0 а третий вход соединен со входом блока управления и источником опорного переменного напряжения, два выхода усилителя мощности подключены к обмоткам статора асинхронного электродвигателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия в него введены дополнительный блок управления, мультиплексор, причем пятый выход блока управления соединен со счетным входом М-разрядного двоичного развертывающего счетчика, М-импульсных выходов которого соединены с N-первыми входами мультиплексора, Й-вторых входов которого подключены к входным клеммам дополнительного блока управления, а выход соединен с другим входом первого статического триггера, выход которого соединен с одним из входов второго статического

30 триггера, другой вход которого соединен с выходом элемента И.

2. Устройство по п. 1, о т л и—

62 10 ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит генератор тактовых импульсов, распределитель импульсов;, три блока синхронизации, элементы

ИЛИ и НЕ, делитель частоты и триггер

Шмитта, причем генератор тактовых импульсов соединен со . входом распределителя импульсов, первый выход которого подключен ко второму выходу блока управления и к одним входам первого и второго блока синхронизации, выходы которых соединены со входами элемента ИЛИ, выходом подключенный к первому выходу блока управления и одному входу делителя частоты, другой счетный вход которого соединен со вторым выходом распределителя импульсов, а выход — с пятым выходом блока управления и с одним из входов третьего блока синхронизации, другой вход которого связан с третьим выходом распределителя импульсов, а выход - с третьим выходом блока управления, вход которого соединен со входом триггера

Шмитта, выходом связанного с другим входом первого блока синхронизации и через элемент НЕ с другим входом вто» рого блока синхронизации и четвертым выходом блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 6491 17, кл. Н 02 Р 7(58, 1975.