Устройство для стабилизации частоты вращения электродвигателя

Устройство для стабилизации частоты вращения электродвигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации скорости вращения электродвигателя в системах автоматического управления. Цель изобретения - повышение быстродействия. Устройство содержит дополнительно два счетчика импульсов 18 и 19, которые устанавливают преобразователь 17 КОД - ШИМ в состояние, соответствующее минимальной или максимальной скорости вращения двигателя 18 в зависимости от соотношения частот задания и вращения. В режиме стабилизации при сравнимых значениях требуемых и действительных частот счетчики не оказывают влияния на работу устройства. 2 ил.

С;:: З СО!!Гг .:КИХ

СО!!ИЛЛИСFÈ !ГСКИХ

РF СПУ!,ЛИК

ГОсулАРс Ве нныЙ кОми г F

Г!О ИЗОF)РГTF !lÈ!!М И О ГКРЫ И5!М

ПРи Гк><т сссР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° Ъ ( (О, M

- Ъ

,,фь

1 (21) 4731343/07 (22) 23.06.89 (46) 30.07.9!. Бюл.№28 (72) Ю.Е.За!!етныи и A.Ñ.F,ïol!o (53) 621.316.718.8 (088.8) (56) Авторское свидетельство ГСГР № 1239822, кл. Н 02 P 5/06. 984.

Авторское свидетел ьстно ГССР

¹ 1474765, к!!. Н 02 Р 5/06, 1987, (54) УСТРОЙС ГВО ДЛЯ С1АВИЛИВАЦИИ

ЧАСТОТЫ ВРАЩЕ НИЯ Jflt.! ТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение о1носится к элекч рот,:.хнике и может быть использовано для стэбилиИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано д!!я стабилизации частоты вращения электродни атсля в системах автоматического управления, Целью изобретения является повышение быстродействия, На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройсва: на фиг,2— структурная схема преобразователя КОДШИМ, Устройство содержит последов !ельно соединенные задатчик 1 скорости и преобразователь 2 задающего параметпа в частоту, генератор 3 эталонной часточы, импульсный датчик 4 скорос-и. Первый выход генератора 3 эталонной частоты подключен к тактовым входам первого и второго счетчиков 5, 6 импульсов, а второи выход — с делителем 7 частоты. Первый выход делителя 7 частоты соединен с гактовы„., 5Ц „„1667214 А1 зации скоросги вращения элек рпдв!нате !я в систеMGx антома! и !ескоГо, ппавл llew .!

Цель изобретения повышеHlr,е бы .. р< г, истния. Устройство содержит дпг:олни! чьно два oчеччика импульсов !8 и 19, когорт". устанавливают преобразонатель 17 КСДШИЧ в состояние, соотвечствуюшее мини мал ьной или максимальной скпрос! и вращения двигагеля 18 н зэнисимости ог соотношения частот задания и вращения. В режиме стабилизации при сравнимых значениях требуемых и действитечьньl), частот счетчики не оказывают влияния нз работу устройства. 2 ил. ми входами первого и гторого сумми!,:1lo" ших счетчиков 8,9, а в!орой выход с вчорым входом элемента 2ИПИ НЕ !О. первый вход которого соединен с нтор!лм выходом компаратора 11.

Первый выход компаратора 11 соединен с входом "Выбор направления счета" реверсивного счетчика 12. Первая и вторая группы входов компаратора 11 соединены соответственно с выходами первого и второго регистров 13, 14, информационные входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго суммирующих счетчиков 8,9, входы "Сброс" которь х соединены с вторыми выходами соо! ветственно первого и второго счетчиков импульсов

5,6, Входы "Разрешение счета суммиру!ощих счетчиков 8,9 через инвертсры !5, 16 подключены к третьим выходам и входам

"Разрешение счета" соответсгвро!цих с <ег1667214 чиков 5,6, первые выходы каждого из которых соединены с соответствующими тактовыми входами регистров 13, 14, а входы

"Сброс" счетчиков 5,6 подключены соответственно к выходам преобразователя 2 задающего параметра в частоту и импульсного датчика 4 скорости. Выход элемента 2ИЛИНЕ 10 соединен с тактовым входом реверсивного счетчика 12, информационные выходы которого подключены к информационным входам преобразователя 17 КОДШИМ, выход которого является выходом устройства.

Кроме того, устройство содержит третий и четвертый счетчики импульсов 18,19 и третий инвертор 20. Преобразователь 17

КОД вЂ” ШИМ дополнительно снабжен двумя входами, Выход "Перенос" реверсивного счетчика 12 и его вход "Разрешение счета" соединены через третий инвертор 20, Тактовый вход третьего счетчика 18 и вход

"Сброс" четвертого счетчика 19 объединены и подключены к выходу импульсного датчика 4 скорости. Вход "Сброс" третьего счетчика 18 и тактовый вход четвертого счетчика

19 объединены и подключены к выходу преобразователя 2 задающего параметра в частоту. Первый вход преобразователя 17

КОД вЂ” ШИМ соединен с выходом и входом

"Разрешение счета" третьего счетчика 18, второй вход преобразователя 17 КОД вЂ” Ш ИМ соединен с выходом и входом "Разрешение счета" четвертого счетчика 19, Преобразователь 17 КОД вЂ” ШИМ состоит из вычитающего счетчика 21, генератора 22 тактовых импульсов, элементов НЕ 23,24, элемента

2И 25, элементов 2ИЛИ 26,27, RS-триггера

28, элемента НЕ 29.

Устройство работает следующим образом, На вход преобразователя 2 задающего параметра в частоту от задатчика 1 скорости поступает входной сигнал, равный или пропорциональный частоте вращения электродвигателя. Преобразователь 2 задающего параметра в частоту преобразует входной сигнал в непрерывную последовательность импульсов с частотой Рзад, пропорциональной частоте заданной частоте. Значение действительной частоты вращения электродвигателя снимается с импульсного датчика

4 скорости в виде последовательности импульсов с частотой Fo, пропорциональной мгновенной скорости. При включении устройства с выхода преобразователя 2 задающего параметра в частоту на вход "Сброс" первого счетчика 5 импульсов поступают импульсы заданной частоты, Эти же импульсы поступают на вход "Сброс" и тактовый вход соответственно третьего и

55 четвертого счетчиков 18 и 19 импульсов, Тактовый вход третьего счетчика 18 импульсов и вход "Сброс" четвертого счетчика 19 импульсов соединены с выходом датчика 4 скорости. Если с преобразователя 2 задающего параметра в частоту приходят три импульса, а с датчика 4 скорости эа это время не приходит ни одного импульса, то на выходе четвертого счетчика 19 импульсов устанавливается "1", которая блокирует счет импульсов, поступивших на его тактовый вход по входу "Разрешение счета" и одновременно устанавливается преобразователь 17 КОД вЂ” ШИМ в состояние "0", которому соответствует максимальная частота вращения двигателя. Двигатель с максимально возможным ускорением начинает набирать частоту, Как только частота вращения двигателя будет сравнима с заданной, на входы "Сброс" и тактовый четвертого счетчика 19 импульсов будут приходить поочереди импульсы, причем импульс на входе "Сброс" будет постоянно обнулять счетчик, поэтому на входе его будет постоянно находиться уровень логического "0".

Счетчик 19 не будет оказывать влияния на работу устройства, находящегося в режиме стабилизации частоты при сравнимых значениях задаваемой и действительной частот. Аналогичным образом третий счетчик

18 импульсов предназначен для формирования работы устройства при значительном превышении действительной частоты над заданной. В этом случае при приходе трех импульсов с датчика 4 скорости на тактовый вход третьего счетчика 18 импульсов и отсутствии за этот интервал времени импульсов на входе "Сброс" уровень лог,"1" устанавливается на его выходе, блокируя тактовый вход по входу "Разрешение счета", прекращая дальнейший счет и одновременно устанавливая преобразователь 17 КОД—

ШИМ в состояние лог,"1", что соответствует динамическому торможению с максимальным ускорением. В режиме стабилизации при сравниваемых значениях требуемой и действительной частот, на выходе счетчика

18 — лог,"0", и счетчик не оказывает влияния на работу устройства.

В режиме стабилизации устройство работает следующим образом.

С выхода преобразователя 2 задающего параметра в частоту на вход "Сброс" первого счетчика 5 импульсов поступают на импульсы заданной частоты. Первый импульс обнуляет счетчик 5 импульсов, который начинает считать импульсы, поступающие на его тактовый вход от генератора 3 импульсов. Частота генератора 3 импульсов может быть максимально возможной для данного

1667214 типа микросхем. По первому импульсу, поступившему на первый тактовь<х вхол, счетчика 5 импульсов, уровень лог."1"

ПОЯВЛЯЕТСЯ На r;rO ПЕРВОМ ВЫХОДЕ, И ПРОИСходит запись информации первого суммирующего счетчика 8 в первый регистр 13.

После прихода первого ил1пульса с преобразователя 2 на вход счетичика 5 импульсов нэ его третьем выходе устанавливается уровень лог."0", а на выходе первого инвертора 15 устанавливается уровень лог."1", поэтому сбоев информации во время записи в регистр не наблюдается, По второму импульсу с генератора 3 импульсов, поступившему на тактовый вход, первый счетчик 5 импульсов ус-анавливаеTñEI в сосгояние, при ко1ором уровень Ior. 1" наблюдагся на его arnpu<1 выходе: происходит ot»

ЗНаЧЕНИЕ ЧаетОтЫ С r

55 уменьшает его частоту, Как только значение

Т л и Тлс станут равными, сигнал лог."1" появляется на втором выходе компаратора

11 и запрещает прохождение тактовых импульсов на тактовый вход реверсивного счетчика 12, т.к. на выходе элемента 2ИЛИ—

НЕ 10 устанавливается сигнал лог."0". При

Тзад Тдс на первом выходе компараторв 11 си<нал лог."1", который поступает на вход

"Выбор направления счета" реверсивного счетчика 12, увеличивая его значение. Преобразователь 17 КОД- ШИМ увеличивает частоту двигателя. Как только Тд - Тд, происходит запрет счета логическим "нулем" с выхода элел1ента 2ИЛИ вЂ” НЕ 10, Инвертор 20 предназначен для останова реверсивного счет <ика 12 при работе его в режиме суммирования и наличии на всех его выходах лог."1", или при работе е<о в режиме вычитания и наличии на всех егo выходах лог 0". Иначе счетчик сможет переходить из состояния с максимальным в<.<ходным кодом в состояние с минимальным выходным кодом или наоборот, что недопустил1о при работе устройства.

Останов осуществляется следущим образом.

При работе реверсивного счетчика 2 в режиме суммирования при наличии всех

"единиц" на его выходе на выходе "Перенос" возникает уровень лог."0", который через инвертор лог,"1" запрещает счет по входу "Разрешение счета".

Аналогичным образом при работе на вычитание и нэличии всех "нулей" на выходах лог,"0" возникает на выходе "Перенос" и блокирует дальнейший сч<.1

Преобразовате«ь 17 КОД- LLIVIM работает следующим образом.

При поступлении сигнала лог."1" на вход 2 через элемент 2ИЛИ 27 RS- триггер

28 устанавливается в состояние лог."1" и на выходе инвертора — сигнал лог."0, соответству ащий раскрутке двигателя, Лог."1" по первому входу через элемент 2ИЛИ 26 устанавливает RS-триггер в нулевое состояние, на выходе инвертора — лог."1". соответствующая динамическому торможению.

При nor. 0 на первом и втором входах с первого выхода генератора 22 тактовых импульсов импульс частоты LLIVlM через элемент 2И 25, элемент 2ИЛИ 27 устанавливает

RS-триггер в единичное состояние и производит запись кода, поступившего на входы предустановки 1...m вычитающего счетчика

21, импульсом на его вход РЕ. По окончании записи счетчик начинает вычитать импульсы, поступающие íà его TaKTQBE:I<1 вход, При полном обнулении на выходе переноса "CO" этого счетчика возникает уровень лог."0", 1667214 который через инвертор 24 и элемент 2ИЛИ

26 устанавливает RS-триггер в нулевое состояние, завершая формирование имульса. пропорционального коду на входах предустановки вычитающего счетчика. В качестве триггера 28 используется RS-триггер с приоритетом по $-входу для того, чтобы по импульсу частоты ШИМ принудиельно устанавливать его в лог."1", т.к. состояние на его

R-входе может быть неопределенным в данный момент после окончания формирования очередного импульса. Элемент НЕ 23 блокирует прохождение импульса частоты

ШИМ через элемент 2И 25 при наличии лог."1" на первом входе.

Таким образом, устройство обеспечивает повышение быстродействия стабилизации частоты вращения электродвигателя за счет того, что при больших отличиях требуемой и действительной частот вращения обеспечивается формирование уменьшения рассогласования с максимальным ускорением.

Формула изобретения

Устройство для стабилизации частоты вращения электродвигателя, содержащее последовательно соединенные задатчик скорости и преобразователь задающего параметра в частоту, генератор эталонной частоты, импульсный датчик скорости, первый выход генератора эталонной частоты подключен к тактовым входам первого и второго счетчиков импульсов, второй выход соединен с делителем частоты, первый выход которого соединен с тактовыми входами первого и второго суммирующих счетчиков, второй выход соединен с вторым входом элемента 2ИЛИ вЂ” НЕ, первый вход которого соединен с вторым выходом компаратора, первый выход которого соединен с входом

"Выбор направления счета" реверсивного счетчика, первая и вторая группы входов компаратора соединены соответственно с выходами первого и второго регистров, ин5

40 формационные входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго суммирующих счетчиков, входы "Сброс" которых соединены с вторыми выходами соответствено первого и второго счетчиков импульсов, а входы "Разрешение счета" через первый и второй инверторы подключены к третьим выходам и входам

"Разрешение счета" соответствующего счетчика импульсов, первые выходы каждого из которых соединены с соответствующими тактовыми входами регистров, а входы

"Сброс" подключены соответственно к выходам преобразователя задающего параметра в частоту и импульсного датчика скорости, выход элемента 2ИЛИ вЂ” НЕ соединен с тактовым входом реверсивного счетчика, информационные выходы которого подключены к информационным входам преобразователя КОД вЂ” ШИМ, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, с него введены третий и четвертый счетчики импульсов, третий инвертор, а преобразователь КОД вЂ” ШИМ снабжен двумя дополнителными входами, выход

"Перенос" реверсивного счетчика и его вход

"Разрешение счета" соединены через третий инвертор, тактовый вход третьего счетчика импульсов и вход "Сброс" четвертого счетчика импульсов объединены и подключены к выходу импульсного датчика скорости, вход "Сброс" третьего счетчика импульсов и тактовый вход четвертого счетчика импульсов обьединены и подключены к выходу преобразователя задающего параметра в частоту, первый вход преобразователя КОД-ШИМ соединен с выходом и входом "Разрешение счета" третьего счетчика импульс, второй вход преобразователя

КОД-ШИМ соединен с выходом и входом

"Разрещение счета" четвертого счетчика импульсов, 1667214