SU771834A1 - Электропривод посто нного тока - Google Patents

Description

I

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах синхронизации частоты вращени  электродвигателей посто нного тока.

Известны синхронизированные электроприводы посто нного тока, содержащие электродвигатель, подключенный к силовому блоку, датчик частоты вращени  и подключенный к силовому блоку щиротно-импульсный регул тор с частотно-фазовым дискриминатором 1.

Недостатком этих электроприводов  вл етс  небольшой диапазон регулировани .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  электропривод посто нного тока, содержащий электродвигатель , подключенный к силовому коммутатору с модулирующим и реверсирующим входами и св занный с датчиком частоты вращени , подключенным к одному входу импульсного частотно-фазового дискриминатора , другой вход которого соединен с источником задающей частоты, а выход подключен к фильтру, выход которого св зан с пороговым устройством 2. Така  система

работает на принципе фазовой автоподстройки частоты вращени . Воздействие на двигатель осуществл етс  путем щиротно-импульсной модул ции питани  через силовой коммутатор и регулированием таким образом вращающего момента.

Вращающий момент при заданном направлении вращени  может иметь только посто нный знак, что ограничивает возможности регулировани . Например, при резких сбросах нагрузки стабилизаци  частоты вращени  осуществл етс  только за счет уменьщени  вращающего момента (без изменени  его знака), что оказываетс  не всегда достаточным дл  компенсации возмущени  и приводит к срыву синхронизации . Особенно это про вл етс  на низких частотах вращени , что ограничивает диапазон частотного управлени . Кроме того, недопустима знакопеременна  нагрузка, так, как электропривод не может создавать вращающий момент, противоположный направ2Q лению вращени . Это уменьщает функциональные возможности.

Целью изобретени   вл етс  расщирени  диапазона частотного управлени  и расширение функциональных возможностей за

счет обеспечени  регулировани  при знакопеременной нагрузке привода.

Цель достигаетс  тем, что в известный электропривод посто нного тока введены инвертор с дополнительным пороговым устройством на выходе, логическа  схема ИЛИ и триггер с раздельными входами, при этом вход инвертора соединен с выходом фильтра, выходы пороговых устройств соединены со входами триггера и схемы ИЛИ, выход которой подключен к модулирующему входу коммутатора, к реверсирующему входу которого подключен выход триггера.

Электропривод может дополнительно содержать включенный между выходами датчика частоты и источника задающей частоты и входами дискриминатора переключатель каналов, логическую схему равнозначности , включенную между выходом триггера и реверсирующим входом силового коммутатора , и задатчик напр влени  вращени , к выходу которого подключены один из входов схемы равнозначности и управл ющий вход переключател  каналов.

На фиг. 1 представлена блок-схема электропривода , на фиг. 2 - графики, по сн ющие его работу.

Электропривод посто нного тока содержит электродвигатель 1 (фиг. 1), подключенный к нему силовой коммутатор 2, св занный с валом двигател  датчик 3 частоты вращени , импульсный частотно-фазовый дискриминатор 4, переключатель 5 каналов, через который входы дискриминатора св заны с датчиком частоты вращени  и с источником 6 задающей частоты, подключенный к выходу дискриминатора фильтр 7; подключенные к выходу фильтра первое пороговое устройство 8 и инвертор 9; подключенное к выходу инвертора 9 второе пороговое- устройство 10; подключенные к выходам пороговых устройств, триггер 11 с раздельными входами и логическую схему ИЛИ 12, выход которой подключен к модулирующему входу силового коммутатора; логическую схему разнозначности 13, один из входов которой подключен к выходу триггера, а выход подключен к реверсирующему входу силового коммутатора; задатчик 14 направлени  вращени , выход которого подключен ко второму входу логической схемы равнозначности 13 и управл ющему входу переключател  5 каналов.

Принцип работы электропривода основан на фазовой автоподстройке (ФАП) частоты вращени .

Частота выходного сигнала датчика 3 определ етс  зависимостью ,±рррр, (1) где f ,j опорна  частота; бр -частота вращени ; |э - коэффициент.

Знак определ етс  направлени ми вращени .

Отсюда следует: Pi-Po ()

где Vj - фаза выходного сигнала датчика;

ft, - фаза опорного сигнала. Такой сигнал обеспечивает высокую частоту поступлени  информации об угловом положении и частоте вращени  ротора в неограниченном диапазоне частоты вращени , в том числе и при .

Сигналы от датчика 3 частоты вращени  и источника 6 задающей частоты через переключатель 5 каналов поступают на входы дискриминатора 4.

В режиме фазовой автоподстройки автоматически поддерживаетс  равенство входных часот дискриминатора, т.е.

() отсюда r p tiicio.

Импульсный частотно-фазовый дискриминатор 4 имеет логический выход. В режиме часотного сравнени  сигналов характеристика дискриминатора релейна : при f4,,i на выходе «1

при на выходе «О,(4)

где f -частота сигнала на первом входе

дискриминатора, V частота сигнала на втором входе

дискриминатора.

В режиме фазового сравнени  выходной сигнал дискриминатора представл ет собой последовательности импульсов, COOTESCTCTвующих логической единице с частотой f4-i и коэффициентом заполнени  KjMjnponopJJ циональным разности фаз сравниваемых сигналов; „ Oft,jV

(5)

2Г

Rjl,

где f 4,1 - фаза сигнала на первом входе дискриминатора,

5%,1-фаза сигнала на втором входе дискриминатора .

Дл  осуществлени  фазовой автоподстройки частоты вращени  необходимо, чтобы разность фаз входных сигналов дискриминатора уменьшалась при превышении частотой

вращени  заданной величины и возрастала при частоте вращени  меньще заданной. Дл  обеспечени  этих условий при частотной зависимости (1) выходного сигнала датчика от направлени  вращени  необходимо при ре5 верее двигател  мен ть местами входные сигналы дискриминатора. Это производитс  с помощью переключател  5.

Импульсный выходной сигнал дискриминатора поступает на фильтр 7, основным элементом которого  вл етс  интегрирующее

0 RC-звено. Поэтому выходной сигнал фильтра имеет пилообразную форму с посто нной составл ющей, пропорциональной величине К, ц на его входе в соответствии с выражением (2). Выходной сигнал фильтра 7 поступает на инвертор 9. Пр мой и инвертированный сигналы фильтра поступают на пороговые устройства 8 и 10. В результате воздействи  пилообразного сигнала на пороговое устройство на выходе его формируютс  пр моугольные импульсы, коэффициент заполнени  которых (Kj и ) зависит от посто нной составл ющей пилообразного входного сигнала и, таким образом, от , в конечТюм счете, от разности фаз входных сигналов дискриминатора (фиг. 2). Статические характеристики, определ ющие зависимость выходных сигналов пороговых устройЬтв от разности фаз сигналов на входе дискриминатора, представлены на фиг. 3. Благодар  наличию инвертора 9 эти характеристики имеют участки с противоположными наклонами, а пороги устройств 8 и 10 настраиваютс , например, так, что наклонные участки имеют на фазовой оси (оси абсцисс) оощую точку . В этом случае при фиксированном положении рабочей точки на фазовой оси срабатывает только одно из двух пороговых устройств.

Выходные сигналы пороговых устройств 8 (фиг. 1) и 10 поступают на логическую схему ИЛИ 12, коэффициент Kj, заполнени  выходного сигнала которой имеет зависимость , представленную на фиг. 3, определ ющую также сигнал на модулирующем входе силового коммутатора 2 (фиг. 1).

Среднее напр жение питани  двигател  Ьх) определ етс  зависимостью

(/1)Кз«-С/ 1,(6)

где Кj|ii-коэффициент заполнени  выходного сигнала схемы ИЛИ 12; i/n -напр жение питани  силового коммутатора 2.

Выходные сигналы пороговых устройств 8 и 10 поступают также на раздельные входы триггера 11 и определ ют его состо ние. Так, при приходе на триггер импульсов с порогового устройства 8 триггер переключаетс  в состо ние «1 и его выходной сигнал включает канал силового коммутатора, обеспечивающий положительный вращательный момент М дл  пр мого направлени  вращени  (фиг. 3). Модулирующий канал работает в этом случае на правом наклонном участке характеристики К,о.( При уменьшении разности фаз меньще л рабоча  точка смещаетс  на левый налонный участок. В этом случае по вл ютс  импульсы на выходе порогового устройства 10 (фиг. 1), переключающие триггер в состо ние 0. Его выходной сигнал включает канал силового коммутатора, обеспечивающий отрицательный вращающий момент, который вызывает J эффективное торможение.

Возможность изменени  в режиме фазовой автоподстройки не только величины, но и знака вращающего момента М (лЧ), обеспечивает высокую устойчивость регулировани  на всех частотах вращени , включа  0 низкие, вплоть до нул , что расщир ет диапазон частотного управлени . Кроме того, обеспечиваетс  возможность устойчивого регулировани  при знакопеременном активном моменте нагрузки во всем диапазоне частот .

При величине управл ющей частоты f 6 fo частота вращени  в соответствии с выражением (1) равна нулю. В этом случае при отсутствии момента нагрузки на валу двигател  рабоча  точка занимает нейтральное положение (точка Jt) на характеристике М (А((. При этом на выходах пороговых устройств 8 и 10 импульсы отсутствуют и вращающий момент двигател  равен нулю. Потребл емый при этом двигателем ток равен нулю. Если приложить момент нагрузки, i вал двигател  повернетс  на некоторый угол, рабоча  точка сместитс  от нейтрали (зт и по витс  электромеханический момент, преп тствующий дальнейщему угловому повороту вала.

Электропривод работает в стопорном режиме , как «Электромеханическа  пружина.

Таким образом, электропривод может работать при знакопеременной нагрузке в максимально возможном диапазоне часот вращени : от О до максимума, определ емого естественной характеристикой электродвигател .

Направление вращени  определ етс  задатчиком 14 (фиг. 1), выходной сигнал которого управл ет переключателем 5 каналов и логической схемой равнозначности 13. Работу логической схемы разнозначности 13 и ее вли ние на знак вращающего момента по сн ет таблица

При этом выходной сигнал логической схемы равнозначности принимает значение «1 только при равнозначных сигналах на входах.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   . Электропривод посто нного тока, содержащий электродвигатель, подключенный к силовому коммутатору с модулирующим и реверсирующим входами и св занный с датчиком частоты вращени , подключенным к одному входу импульсного частотно-фазового дискриминатора, другой вход которого соединен с источником задающей частоты, а выход подключен к фильтру, выход которого св зан с пороговым устройством, отличающийс  тем, что, с целью расщирени  диапазона частотного управлени  и расщирени  функциональных возможностей за счет обеспечени  регулировани  при знакопеременной нагрузке, в него введены инвертор с дополнительным пороговым устройством на выходе , логическа  схема ИЛИ и триггер с раздельными входами, при этом вход инвертора соединен с выходом фильтра, выходы пороговых устройств соединены со входами триггера и логической схемы ИЛИ, выход которой подключен к модулирующему входу силового коммутатора, к реверсирующему входу которого подключен выход триггера .
2. 2. Электропривод по п. 1, отличающийс  тем, что в него дополнительно введены включенный между выходами датчика частоты

   вращени  и источника задающей частоты и входами импульсного частотно-фазового дискриминатора переключатель каналов, логическа  схема равнозначности, включенна  между выходом триггера и реверсирующим входом силового коммутатора, и задатчик

   направлени  вращени , к выходу которого подключены один из входов логической схемы равнозначности и управл ющий вход переключател  каналов.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Смирнова Б. А. Синхронизаци  скорости вращени  микроэлектродвигателей посто нного тока от источника задающей частоты с помощью частотно0 фазового дискриминатора. В кн.: «Электрические двигатели малой мощности, Киев , «Наукова думка, 1969.

   2.. Ларионова В. В. и Федорова В. В. Способ коррекции синхронизированных бесконтактных двигателей посто нного тока, - Сб. «Электронна  техника в автоматике под ред. Ю. И. Квнева, вып. 9, М., «Сов« радио, 1977, с. 231, рис. 1.