SU928575A1 - Электропривод посто нного тока - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электро- технике, в частности к системам синхронизации скорости электродвигателей посто нного тока. Известен электропривод посто нного тока, содержащий электродвигатель, подключенный к силовому коммутатору с модулирующим и реверсирующим входами , датчик скорости электродвигател , подключенный к входу частотно фазового дискриминатора, второй вход которого соединен с источником задающей частоты, а выход - через фильтр с входом порогового устройства. Недостатком электропривода  вл етс  ограниченный диапазон синхронизации особенно в области низких скоростей электродвигател . Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  электро привод посто нного тока, содержащий электродвигатель, подключенный к выходу силового коммутатора, датчик скорости электродвигател , подклоченный н вход частотно фазового дискриминатора, второй вход которого, соединен с выхо ом генератора задающей частоты, а выход через Аильтр с входом инвертора, два пороговых устройства, выходы которых соединены со 5тветственно с входом и выходоминвертора , а выходы - с входами схев му ИЛИ и триггера, соединенного пр мым вь4ходом с реверсирующим входом силового коммутатора, и задатмик направлени  вращени  электродвигател . Возможность изменени  в этом электроприводе не только величины, но и знака электромагнитного момента обеспечивает устойчивость регулировани ,на всех частотах вращени , включа  низкие , вплоть до нул , что обесп чивавает широкий диапазон частотного регулировани . Кроме того, обеспечиваетс  возможность регулировани  при знакопеременном активном моменте на грузки во всем диапазоне частот вращени  2. Недостатком данного электропривода  вл етс  то, что противовключение на больших частотах вращени  приводит к возникновению чрезмерно большего тор , мозного момента, величина которого зависит от суммы иапр жени  питани  и ЭДС электродвигател , что, в свою очередь, вызывает зат гивание переходных процессов и даже автоколебани  в данном случае - фазовые. Указанные фазовые автоколебани  вызывают нестабильность мгновенной частоты вращени , что снижает качество регулировани . Это про вл етс  на средних частотах вращени  при малых моментах |Нагрузки и, особенно на холостом ходу , когда рабоча  точка близка к нейт рали и Фазовые флюктуации привод т к противовключению. Недостатком известного электропривода  вл етс  недостаточно высокое качество регулировани  на средних час тотах вращени  при малых моментах нагрузки . Целью насто щего изобретени   вл етс  повышение качества регулировани  Поставленна  цель достигаетс  тем, что в электропривод дополнительно введены два логических блока, первый из которых содержит преобразователь частоты в длительность импульсов, и двухвходовые логические схемы И-НЕ и И, а второй - схему НЕ, вторую и третью двухвходовые схемы И и схему ИЛИ, причем первый вход преобразовател  соединен с дополнительным выходом источника задающей частоты, вторбй вход преобразовател  - с выходом основной схемы ИЛИ и первым входом первой схем И, соедин ющейс  выходом с модулирующим входом силового коммутатора, выход преобразовател  соединен с первым входом схемы И-НЕ, выход которой соединен с вторым входом первой схемы И, а второй вход - с выходом дополнитель ной схемы ИЛИ, входы которой соединены с выходами второй и третьей схемы И, соедин ющихс  первыми входами с вы ходами триггера, а вторыми - с выходом и входом схемы НЕ, вход которой соединен также с выходом задатмика направлени  вращени  электродвигател  На фиг. 1 представлена схема устройства; на Лиг. 2, 3 и 4 - эпюры и характеристики, по сн ющие его работу . Электропривод посто нного тока содержит электродвигатель 1 подключенный к нему силовой коммутатор 2, св | 9 5 занный с валом двигател  датчи 3 скорости вращени , импульсный частотно-фазовый дискриминатор Ц один вход которого подключен к датчику 3 скорости вращени , а другой вход импульсного частотно-фазового дискриминатора соединен с выходом генератора 5 задающей частоты. Выход дискриминатора подключен к входу фильтра 6, выход которого через инвертор 7 св зан с пороговым элементом 8. Дополнительно выход фильтра 6 подключен к входу порогового элемента 9. Выход порогового элемента 8 подключен к первым входам триггера 10 и логической схемы ИЛИ 11, к вторым входам которых подключен выход порогового элемента 9. Пр мой выход триггера 10 подключен к реверсирующему входу силового коммутатора 2. Логический блок 12 составлен из последовательно соединенных преобразовател  15 частоты в длительность импульсов и логических схем И-НЕ 14 и И 15. Преобразователь 13 может быть реализован, например, последовательным соединением преобразовател  частоты в аналог и широтноимпульсного модул тора. Вход преобразовател  13 подключен к дополнительному входу блока 5 задани  скорости вращени , один из входов схемы 15 и синхронизирующий вход преобразовател  13 подключены к выходу логической схемы ИЛИ 11, а выход схемы И 15 подключен к модулирующему входу силового коммутатора 2. Задатчик 16 направлени  вращени  электродвигател  подключен к входу логического блока 17, состо щего из логической схемы НЕ 18,второй и третьей схем И 19 и 20, первые входы которых подключены к выходам схемы НЕ 18 и задатчика 16, а вторые соответственно к пр мому и инверсно . му выходам триггера 10. Вход преобразовател  13 подключен к дополнительному выходу генератора 5 задающей частоты. Один из входов логической схемы И 15 и синхронизирующий вход преобразовател  13 подключены к выходу логической схемы ИЛИ 11, а выход логической схемы И 15 подключен к модулирущему входу силового коммутатора 2. Задатчик 16 направлени  вращени  электродвигател  под ключен ч входу логического блока 17, состо щего из логической схемы НЕ 18, второй и третьей логической схемы И 19 и 20. Первый вход логической схемы И 19 подключен к выходу логической схеиы НЕ 18, а первый вход логической схемы И 20 соединен с выходом задатчика 16 направлени  вращени  электродвигател . Второй вход логической схемы И 19 подключен к пр мому , а второй вход логической схемы И 20 - инверсному выходам триггера 10. Логический блок 17 содержит дополнительную логическую схему ИЛИ 21, входы которой подключены к выхо дам логических схем И 19 и 20, а вы ход - к второму входу схемы И-НЕ 1 Электропривод работает следующим образом. Частота выходного сигнала датчика 3 определ етс  зависимостью f3 О ( где ff) - опорна  частота; Fgp - частота вращени ; j - коэффициент, знак которог определ етс  направлением , вращени . Отсюда следует Рг-% - pot, (2) где - фаза выходного сигнала датчика; (, - угловое положение ротора; - %аза опорного сигнала. Такой сигнал обеспечивает высоку частоту поступлени  информации об yi- ловом положении и скорости вращени  ротора в неограниченном диапазоне скорости вращени , в том числе и пр ГВР- 0. Сигналы от датчика 3 скорости вр щени  и генератора 5 задающей часто fr поступают на входы дискриминатор . В режиме фазовой автоподстройки поддер ; иваетс  равенство входных ча тот J дискриминатора, «т.е. Ъ fo вр отсюда F - -(- вр - f Импульсный частотно-фазовый диск минатор Ц имеет логический вход. В жиме частотного сравнени  сигналов характеристика дискриминатора релей на  при f. 4н выходе 1 при Гд, . -7 , на выходе О,( где 4 f чстота сигнала на первом входе дискриминатора; f д - частота сигнала на втором входе дискриминатора. в режиме фазового сравнени  выходной сигнал дискриминатора представл ет собой последовательность импульсов , соответствующих логической единице с частотой f4 и коэффициентом заполнени  Kj,, пропорциональными разности фат сравниваемых сигналов - ,х - 4,- АФ. 4. 21Е ТгЬ Импульсный выходной сигнал дискриминатора поступает на фильтр 6, основным элементом которого  вл етс  интегрирующее RC-звено. Поэтому выходной / сигнал фильтра имеет пилообразную форму с посто нной составл ющей, пропорциональной величине К на его входе. Выходной сигнал фильтра 6 пос тупает на инвертор 7. Пр мой и инвертированный сигналы фильтра поступают на пороговые элементы 8 и 9. В результате воздействи  пилообразного сигнала на пороговый элемент на его выходе формируютс  пр моугольные импульсы, коэффициент заполнени  которых ( J) зависит от посто нной составл ющей пилообразного входного сигнала и, таким образом, от Ку4 и, в конечном счете, от разности фаз входных сигналов дискриминатора(фиг.2) Статические характеристики, определ ющие зависимость выходных си1- налов пороговых элементов от разности фаз сигналов на выходе дискриминатора представлены на фиг. З.За счет наличи  инвертора 7 эти характеристики имеют участки с противоположными наклонами, а пороги элементов 8 и 9 настраива)тс , например, так, что наклонные участки имеют на фазовой оси (оси абсцисс) общую точку57. В этом случае, при фиксированном положении рабочей точки на фазовой оси, срабатывает только один из двух пороговых элементов. Выходные сигналы пороговых элементов 8 и 9 поступают на логическую схему ИЛИ 11, коэффициент заполнени  выходного сигнала которой K-y/j имеет зависимость, представленную на фиг.З. Выходные сигналы пороговых элементов 8 и 9 поступают так же на раздельные входы триггера 10 и устанавливают его, соответственно ь состо ние 1 . Выходной, сигнал схемы ИЛИ 11 через логический блок 12 поступает на модулирующий вход силового коммутатора , а выходной сигнал триггера 10 поступает на реверсиру силового коммутатора 2. Воздействие на электро налов модулирующего и рев го входов силового коммут редел етс  таблицей. Таб

При увеличивающейс  нагрузке электродвигател  () создаетс  момент в направлении вращени ,,а при уменьшающейс  (М 0)создаетс  тормоз щий момент.

Регулирование момента осуществл етс  изменением коэффициента заполнени  импульсов логической 1, следующих с частотой и 1. Положительный момент cojiflaejcfl при чередовании пр мого включени  и выключени , а отрицательный момент - при чередовании противовклюмени  и динамического торможени  .

Рассмотрим далее работу электропривода , например, при заданном правом направлении вращени , В этом случае , рабоча  точка находитс  справа от нейтральной точки /С (фиг. 3).

При малом моменте нагрузки рабоча  точка близка к /К и фазовые флюктуаНИ Я F,

ВР

,0, (Рвр) (6)

К, Импульсы с выхода преобразовател  поступают на вход схемы И-НЕ 14 в дальнейшее их прохождение зависит от выходного сигнала логического блока 17, работа которого определ етс  таблицей .

Таблица 2

Правое

Claims (2)

1. Выходной сигнал логического б лока 17 зависит от комбинации СИГИЗЛОЕ 58 ции, возникающие под воздействием возмуща1)щих факторов, могут переводить ее на участок левее точки , что приводит к переключению триггера 10 в состо ние 0. При этом на относительно низких частотах вращени  осу1чествл етс  противовключение. Однако на средних частотах и выше, торможение, возникающее при противовключении , может оказатьс  чрезмерно большим, что ухудшает качество регулировани . Поэтому в предлагаемом устройстве введено автоматическое регулирование противовключени  и тем самым тормозного момента в зависимости от частоты вращени . Это осуществлено с помощью логических блоков 12 и 17, которые работают следующим образом. На вход преобразовател  13 частоты в длительность импульсов поступает сигнал от источника задающей.частоты, котора  определ ет частоту вращени . Выходные импульсы преобразовател  13 синхронизированы выходным сигналом схемы ИЛИ 11 и имеют длительность, пропорциональную частоте на входе преобразовател ., . Таким образом, устанавливаетс  соответствие между коэффициентом заполнени  импульсов на выходе преобразовател  13 и заданной частотой вращеу . 9 задатчика 16 направлени  вращени  и триггера 10, т.е. от режима работы электропривода. При помощи включени , т.е. когда, электропривод создает положительный дл  заданного направлени  вращенц  момент, на выходе блока 17 сигнал О, а после переключени  триггера 10 дл  отрицательного , т.е. тормозного момента, на выходе блока 17 сигнал 1. При сигнале О на выходе блока 17 логический блок 12 пропускает ,без изменени  импульсы схемы ИЛИ 11 на модулирующий вход силового коммутатора . Таким образом, в режиме пр мого включени  блок 12. роли не играет. При сигнале 1 на выходе логического блока 17 открываетс  прохождение импульсов через схему И-НЕ 1, на которой они интегрируютс . Инвертированные импульсы поступают на Схе му И 15 и закрывают ее дл  прохождени  выходных импульсов схемы ИЛИ 11 (фиг. 2). Таким образом, сигнал на выходе логического блока 12 определ етс  следующим образом при К, К,К5, К.- г  о () де коэффициенты заполнени  выходны сигналов схемы ИЛИ 11, преобразовател  1 3 и логического блока 12; определ етс  зависимостью (6). Как видно из (6) и (7) в режиме создани  тормозного,, т.е. отрицатель ного момента, противовключение может производитьс  или не производитьс , зависимости от частоты вращени . При отсутствии противовключени  отрицательный момент создаетс  динамически торможением, при этом абсолютна  вел чина момента значительно меньше чем при противовключении. Как видно из фиг. 4, при Igp F отрицательный, т.е. тормозной момент создаетс  чередующимис  с частотой м дул ции режимами динамического тормо жени  и противовключени , при g,p FO дол  противовключени  уменьшаетс , а при Inp i--p противовключение полность прекращаетс  и тормозной момент созд етс  только динамическим торможением 5 Дл  неко14лйого фиксированного чени  Iepi зависимость M(AV) представлена на фиг. . Соответствующей реализацией зависимости (6) осуществл етс  необходима  зависимость противовключени  и динамич .еского торможени  от частоты вращени  (фиг. 4). Характеристики.(фиг. 3) относ тс  к случаю правого направлени  вращени - . При левом направлении вращени  характеристики Вых.7 Kf будут симметричны характеристикам правого вращени  с вертикальной осью симметрии,проход щей через точку 1t. Предлагаемое устройство позвол ет ввести автоматическое регулирование тормозного момента в зависимости от частоты вращени , что позвол ет повысить качество регулировани  при малых моментах нагрузки и расширить функциональные возможности электропривода. Формула изобретени  Электропривод посто нного тока, содержащий электродвигатель, подключенный к выходу силового коммутатора, датчик скорости вращени  электродвигател , подключенный на один вход частотнофазового дискриминатора,второй вход которого соединен с выходом генератора задающей частоты, а выход через фильтр - с входом инвертора, два пороговых элемента, выходы которых соединены соответственно с входом и выходом инвертора, а выходы - . со входами схемы ИЛИ и триггера, соединенного пр мым входом с реверсирующим входом силового коммутатора, и задатчик направлени  вращени  электродвигател , отличающий-, с   тем, что, с целью повышени  качества регулировани , в электропривод дополнительно введены два логических блока, первый из которых содержит преобразователь частоты в длительность импульсов и двухвходовые схемы И-НЕ и И, а второй схему НЕ, вторую и третью двухвходовые схемы И и схему ИЛИ, причем первый вход преобразовател  соединен с дополнительным выходом генератора задающей частоты, второй вход преобразовател  - с выходом основной схемы ИЛИ и первым входом первой схемы И, соединенной выходом с модулирующим входом силового коммутатора , выход преобразовател 

   11

   соединен с первым входом схемы И-НЕ выход которой соединен со вторым входом первой схемы И, а второй вход - с выходом дополнительной схе мы ИЛИ, входы которой соединены с выходами второй и третьей схем И, соединенных первыми входами с выходами триггерами, а вторыми соответственно - с выходом и входом схемы НЕ, вход которой соединен с выходом эадатчика направлени  вращени  электродвигател .

   857512

   . Источники информации,

   прин тые во внимание при экспертизе К Стать  Ларионова В.В. и Федорова В.В. Способ коррекции хинхро5 низированных бесконтактных двигателей посто нного тока. Сборник Электронна  техника в автоматике, под ред.Ю.И.Конева, вып. 9, М., Советское радио, 1977. 10
2. 2. Авторское свидетельство СССР по за вке N° 26 1372/07, кл.Н02Р 5/Об, 1978.

   иг.1

   ,-I 1-1

   SffJlB fg

   M i

   1 П m . t

   111«

   I I I

   i

   i

   фиг 5

   Пр ное t4 8ик/1Н}чений

   3f

   uuHOMUiftCKoe MtJHOMQf ecKoe ч ториож ние npomu oS tf/iH: ifeHUt

   Bf SPf ВРз .

   B