Устройство для измерения внутреннего угла синхронной машины

Устройство для измерения внутреннего угла синхронной машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изоберетение относится к измерительной технике и может быть использовано при экспериментальных исследованиях в системах управления с частотно-регулируемыми синхронными двигателями и вентильными двигателями на их основе. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений. Это достигается тем, что цифровой блок задержки осуществляет смешение фазы импульсов датчика положения непосредственно в градусном измерении, т.е. независимо от частоты враш;ения, т.е. позволяет проводить коррекцию датчика однократно , при установке и для любого на правления вращения и релшма работы , а наличие связи регистра с блоком синхронизации и наличие блока определения знака угла обеспечивает регистрацию и запоминание на каждом интервале дискретности устройства правильного значения внутреннего угла машины при любом режиме работы. Это позволяет использовать данное устройство в системах автоматического управления электроприводами. Функциональная схема устройства и пример схемной реализации цифрового блока и умножителя частоты с пояснением особенности их работы приводятся в описании изобретения. 3 ил. § (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 G 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3801844/24-21 (22) 17.10.84 (46) 23.04.86. Бюл. - 15 (71) Вологодский политехнический институт (72) В.Л.Грузов, М.В.Дмитриев, Ю.M.Íàòàðèóñ и А.С.Сазонов (53), 621.317.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 700843, кл. G 01 R 25/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

NP 945822, Kn. G 01 R 25/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО УГЛА СИНХРОННОЙ МАШИНЫ (57) Изоберетение относится к измерительной технике и может быть использовано при экспериментальных исследованиях в системах управления с частотно-регулируемыми синхронными двигателями и вентильными двигателями на их основе. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений. Это достигает„Л0„„1226331 А ся тем, что цифровой блок задержки осуществляет смешение фазы импульсов датчика положения непосредственно в градусном измерении, т.е. независимо от частоты вращения, т.е. позволяет проводить коррекцию датчика однократно, при установке и для любого направления вращения и режима работы, а наличие связи регистра с блоком синхронизации и наличие блока определения знака угла обеспечивает регистрацию и запоминание на каждом интервале дискретности устройства правильного значения внутреннего угла машины при любом режиме работы.

Это позволяет использовать данное устройство в системах автоматического управления электроприводами. Функциональная схема устройства и пример схемной реализации цифрового блока и умножителя частоты с пояснением особенности их работы приводятся в описании изобретения. 3 ил.! 22633 !

Изоберетение относится к измерительной технике и может быть использовано при экспериментальных исследованиях и в системах управления частотно-регулируемыми синхронными двигателями и вентильными двигателями на их основе.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений-за счет того, что цифровой блок задержки осуществляет смещение фазы импульсов датчика положения непосредственно в градусной мере, т.е. независимо от частоты вращения, что позволяет проТ5 водить коррекцию датчика однократно, при установке и для любого направления вращения и режима работы, а наличие связи регистра с блоком синхро;?О низации и блока определения знака угла обеспечивают регистрацию и запоминание на каждом интервале,цискретности устройства правильного значения внутреннего угла машины при любом ре2 жиме работы, что позволяет использо,вать предлагаемое устройство в систе-. мах автоматического управления электроприводами.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 — пример реализации .")О цифрового блока задержки; на фиг. 3 пример реализации умножителя частоты.

Схема устройства для измерения внутреннего угла синхронной машины содержит датчик 1 положения, выходом соединены с первым формирователем (ФДП) 2, à его выход связан с первым входом блока 3 задержки. Второй формирователь 4 выходом соединен с входом умножителя 5 частоты. Выход блока задержки связан с первым входом блока 6 исключения совпадений, второй вход которого соединен с выходом умножителя

5 частоты. Одновременно второй вход блока 3 задержки связан с выходом (f сЧ умножителя частоты, на третий вход которого подведен внешний сигнал управления, а на четвертые входы Il>

) подается код — эквивалент величине задержки. Выходы блока 6 исключения Ы совпадений соединены с входами блока

7 определения знака угла, который содержит первый 8, второй 9, третий 10 и четвертый 11 элементы И, первый элемент HJTH i 2,,первый 13 и второй 14 RS- Ы триггеры, а выходы указанного блока соединены с входами третьего RS-триггера 15 и с первыми входами пятого 16 и шестого !) элементов И, на вторые

Ьходы которых подключены выход третьего RS-триггера 15. Выходы пятого и шестого элементов И через второй элемент ИЛИ 18 соединены с первым входом седьмого элемента И 19, выход которого связан со счетным входом счетчика

20, вьгходами соединенного с входами регистра 21. Кроме того, на второй вход элемента И !9 подключен выход умножителя частоты, а выход второго элемента ИЛИ !8 соединен с входом блока

22 синхронизации, выходы которого связаны с R-входом счетчика и входом

"Запись" регистра 21. Выход регистра является выходом устройства.

Цифровой блок 3 задержки (фиг.2) реализуется на реверсивном счетчике

23, на входы записи N?, которого подается код числа, эквивалентного требуемому углу сдвига для направления вращения двигателя, принятого условно =-:à прямое, а на вход синхронизации подключен выход первого формирователя 2. Выход умножителя частоты соединен с первыми входами восьмо= го 24 и девятого 25 элементов И, причем выход восьмого элемента И соединен с вьгчитающим:входом реверсивного счетчика 23, а выход девятого элемента

И 25 связан с суммирующим счетным в>ходом (+) реверсивного счетчика 23.

Кроме того, сигнал "Ynp. направления вращения от системы управления приводом подведен к второму входу восьмого элемента И 24 и к входу третьего элемента ИЛИ 26, инверсный выход которого связан с вторым входом девятого элемента И 25.

Умножитель 5 частоты реализован на принцип управляемого деления так-.îâoé частоты и содержит (фиг.3) генератор 27 тактовых импульсов, выход которого соединЕн с входом делителя

28 частоты и с вычитающим счетным входом реверсивного счетчика 29, выход делителя частоты соединен с первым входом десятого элемента И 30, на в-горой вход которого подключен выход второго формирователя 4, его выход связан с суммирующим вхоцом счетчика 31, выходы которого соединены с входами параллельной записи реверсивного счетчика 29, а установочный вход соединен с выходом блока 32 синхронизации. Кроме того, выход блока синхронизации соединен с входом запись предустановки реверсивно12263 го счетчика 29, а его вход связан с выходом второго формирователя 4 импульсов.

Устройство работает следующим образом. 5

Формирователь 2 формирует из сигналов датчика 1 положения короткие импульсы прямоугольной формы, которые через блок 3 задержки поступают на первый вход блока 6 исключения 10 совпадений импульсов. На второй его вход поступают короткие прямоугольные импульсы с второго формировате— ля 4, частота следования которых равна частоте напряжения на статоре синхронной машины.

Импульсы с выходов блока 6 поступают на блок формирования импульсов, длительность которых пропорциональна внутреннему углу машины. В гене- 20 раторном режиме работы последней импульсы на выходе блока задержки опережают импульсы на выходе второго формирователя 4. При этом на прямом выходе триггера 14 присутствует сигнал,с логическим уровнем "0", а логический уровень "1" на его инверсном выходе разрешает прохождение импульсов с первого выхода блока 6 через элемент И 8 на установочный вход триггера 15. На прямом выходе последнего устанавливается логический уровень "1" разрешающий сброс триггера 13 отстающими по фазе импульсами на втором выходе блока 6 через элементы 11 и 12.

При этом на прямом выходе триггера 15

35 устанавливается уровень, сигнализирующий о положительном значении внутреннего угла машины, и импульсы с прямого выхода триггера 13, длительность

40 которых подлежит измерению, через элементы И )6 и ИЛИ 18 поступают на первый вход элемента И 19.

При работе машины в двигательном режиме импульсы на выходе блока 3 задержки отстают от импульсов на выхо45 де второго формироватепя 4. При этом на прямом выходе триггера 13 находится уровень логического "0", а на прямом выходе триггера 14 — импульсы, длительность которых пропорциональна

50 внутреннему углу машины. На выходе триггера 15 уровень сигнализирует бб отрицательном значении измеряемого угла. Импульсы с выхода триггера 14 через элементы И 17 и ИЛИ 18 поступают на первый вход элемента И 19.

На второй вход того же элемента

И 19 поступают импульсы с выхода блориод между двумя соседними импульсами с блока 4 равно:

1 f, N

Ед частота тактового генератора 27; частота на выходе формирователя 4 опорных импульсов; коэффициент деления делителя 28. где т

Частота импульсов обнуления счетчика 29, на вход которого поступает частота от генератора 27, равна т

f сц Я + ) с с+

Е„ f, При f )7 f (1 fñ,÷ „=f, Кд. Коэф— фициент деления К выбирается равД ным uaiC

К

А sac где 6цс,.с — угол между двумя соседними импульсами частотой

f1 или ФДП, эл. град;

h8 — необходимая точность измерения угла, эл.град.

Пакеты импульсов с выхода И 19 поступают на вход счетчика 20. По заднему фронту импульса на выходе элемента HJHI 18 блок 22 синхронизации формирует импульс записи содержимого счетчика 20 в регистр 21, а затем импульс сброса счетчика 20.

Таким образом, регистр 21 содержит код N, пропорциональный измеренному внутреннему углу 8 синхронной машины.

Перед началом эксплуатации датчика необходима его начальная коррекция которая производится путем задержки импульсов с формирователя 2 блоком 3

31 4 ка 5 умножителя частоты. Частота этих импульсов пропорциональна частоте импульсов на выходе второго формирователя 4, что позволяет измерять внутренний угол машины непосредственно в электрических градусах. Это обеспечивается тем, что сначала счетчиком 31 определяется период следования импульсов с формирователя 4, а затем результат счета переписывается в счетчик 29, работающий на вычитание. Число импульсов, пришедших на вход счетчика 31 от тактового генератора 27 через делитель частоты 28 и элемент И 30 за пе1<1««N g

Ь« сч

Угол коррекции 6 = f-„ t = gNФд таким образом не зависит от частоты

При изменении направления враще« ния на обратное на управляющий вход 25 блока 3 подается уровень логического

"О" и счетные импульсы с реверсивного счетчика 29 поступают через элемент

И 25 на суммируюший вход счетчика.23, чем достигается неизменность фазы им- 0 пульсов на выходе блока 3 при реверсе машины.

Устройство позволяет без вмешательства в монтаж выпопнять настройку для двигателей любой полюсности З5 и использовать датчик положения с большим количеством импульсов за один оборот диска, что уменьшает интервалы дискретности и время измерений.

Здесь отстройка нулевого угла осу- 40 ществляется изменением кода i!а входе схемы задержки при произвольной установке диска датчика. Все это сокращает время подготовки устройства к работе и не требует переналадки при 45 изменении ражимов работы исследуемой спи управляемой машины. Совокупность этих свойств дает ощутимый техникоэкономический эффект, величина которого зависит от конкретной установки, 50 где используется предлагаемое устройство.

Формула изобретения

Устройство для измерения внутреннего угла синхронной машины, содержащее счетчик и последовательно соеди5 122б3 на величину угла Ь, задаваемую кодом N например с помощью набора

t тумблеров или с другого программоносителя. При этом N> задает величину задержки непосредственно в электрических градусах.

Реверсивный счетчик 23 имеет емкость, равную K> . При вращении двигателя в«<еред, на управляющем входе блока 3 входе инвертора ИЛИ 26)

I1 присутствует уровень логическои 1 и счетные импульсы с выхода реверсивного счетчика 29 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика ?3.

На выходе этого счетчика 23 появляет- !5 ся импульс обнуления при поступлении на его вычитающий вход N счетных импульсов, т.е. через время

3! 6 ненные датчик положения, первый формировать««ь„ блок задержки, а также второй формирователь, вход которого соединен с источником сигнала опорной частоты, а выход с входом умножителя частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности измерений в него введены блок исключения совпадений, первыи вход которого соединен с выходом блока задержки, а второй его вход — с выходом второго формирователя импульсов, блок определения знака угла, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами блока исключения совпадений, содержащий четыре элемента И, элемент ИЛИ, два RS-триггсра„ блок синхронизации, и регистр, причем первый вход блока исключения совпадений соединен с первыми входами пер«зого и третьего элементов И, а второй выход блока исключения совпадения < вязан с первыми входами второго и четвертог0 элементов И, выходы первого и второго элементов И соеди«е«««r с S-входами первого и второго

КБ-триггеров соответственно, R-входы которых через первый элемент ИЛИ соединены с выходами третьего и четвер.ого элементов И, инверсный выход пер«! or c: RS-òp««ã«åðà соединен с вторым входом второго элемента И, а его прямой выход связан с вторым входом четвертого элемента И, инверсный выход второго RS-триггера соединен с вторым входом первого элемента И, а его прямой выход — с вторым входом третьего элемен à И, первый выход блока определения знака угла соединен с выходом первого элемента И и S-входом введенчого третьегo RS-триггера. а второй его выход — с выходом второго элемента И и R-входом ретьего RSтриггера, прямой выход которого соединен с первым входом гятого введенного элемента И, на второй вход которого подключен прямой выход первого

RS-триггера, а инверсный выход третьего RS-триггера соединен с первым вход1зм шестого введенного элемента И, к второму входу которого подключен прямой выход второго RS-триггера, выходы пятого и шестого элементов И через второй введенный элемент ИЛИ соединены с первым вхоцом седьмого введенного элемента И и с входом блока синхронизации, причем выход умножителя частоты соединен с вторым входом седьмого элемента И с вторым входом блока задержки, выход седьмого элемента И соединен со счетным входом счетчика, установочный вход которого соединен с первым выходом блока синхронизации, выход "Запись"

1226331 регистра соединен с вторым выходом блока синхронизации, а третий вход блока задержки подключен к шине управляющих сигналов, а четвертые входы блока задержки соединены с кодовой шиной, определяющей величину задержки.

cput,. 2

1226331

Составитель В.!Нубии

Техред Л.Олейник

Корректор М.Максимишинец

Редактор P.Öèöèêà

Заказ 2125/42

Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4