Электропривод постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах постоянного тока. Повьшение надежности электропривода обеспечивается введением в него генератора 7 опорной частоты, счетчика 8 импульсов, трех логических схем ИЛИ-НЕ 9, 10, 11 и логической схемы НЕ 12, при этом регистр 5 памяти вьшолнен в виде реверсивного сдвигового регистра, входы сдвига Влево и Вправо которого соединены с входами соответственно ;первой 9 и второй 10 логических схем ИЛИ-НЕ. -2 ил. 1(Л

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

КОЪБЛИН

„,Я0„„126267

А1

lSl1 4 Н 02 P 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ (21 ) 3841054/24-07 (22) 09.01,85 (46) 07.10.86. Бюл. У 37 (71) Пермский политехнический институт (72) В.П.Казанцев, В.И.Лавренюк и В.И,Петренко (53) 62!.316.718.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 738083, кл. Н 02 P 5/06, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 1119151; кл. Н 02 P 5/06, 1984. (.54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах постоянного тока.

Повышение надежности электроприво да обеспечивается введением в него генератора 7 опорной частоты, счетчика 8 импульсов, трех логических схем ИЛИ-НЕ 9, 10, 11 и логической схемы НЕ 12, при этом регистр 5 памяти выполнен в виде реверсивного сдвигового регистра, входы сдвига

Влево и Вправо которого соединены с входами соответственно; первой 9 и второй 10 логических схем ИЛИ-НЕ. .2 ил. 3

i 262677

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах постоянног о ток а.

Целью изобретения является повьгшение надежности.

На фиг,1 приведена функциональная схема предлагаемого электропривода; на фиг.2 — зависимости выходной частоты преобразователя код — частота и величины выходного кода реверсивного сдвигового регистра от выходной частоты импульсного датчика частоты вращения.

Электропривод постоянного тока содержит электродвигатель 1 с импульсным датчиком 2 частоты вращения, подключенный к выходу усилителя 3 мощности, вход которого соединен с выходом цифрового регулятора 4 частоты вращения, регистр 5, памяти и преобразователь 6 код — частота, выход которого подключен к входу обратной связи цифрового регулятора

4 частоты вращения и к синхронизирующему входу регистра 5 памяти, частотный вход преобразователя 6 . код — частота соединен с выходом импульсного датчика 2 частоты вращения-, а управляющий вход преобразователя

6 код — частота и вход переключения масштабных коэффициентов цифрового регулятора 4 частоты вращения соединен с выходом регистра 5 памяти.

Электропривод также содержит генератор 7 опорной частоты, счетчик 8 импульсов, три логические схемы ИЛИ-HH

9 — 11, и логическую схему НЕ 12. Регистр 5 памяти выполнен в виде реверсивного сдвигового регистра, входы сдвига влево и вправо которого соединены с выходами соответственно первой 9 и второй 10 логических схем ИЛИ-НЕ, старший разряд счетчика 8 соединен с первыми входами первой 9 и третьей 11 логических схем

ИЛИ-НЕ непосредственно, а с первым входом второй 10 логической схемы через логическую схему НЕ 12, ближайший к старшему разряду разряд счетчика 8 и старший разряд регистра

5 памяти подключены к вторым входам соответственно первой 9 и второй 10 логических схем ИЛИ-НЕ, второй вход третьей 11 логической схемы ИЛИ-HE соединен с выходом генератора 7 опорной частоты, выход третьей 11 логической схемы ИЛИ-НЕ соединен со счетным входом счетчика 8, синхронизирующий вход которого подключен

5 !

О

15 ао

ЗО

55 к выходу преобразователя 6 к од— частота.

Электропривод постоянного тока работает следующим образом.

В исходном состоянии электродвигатель 1 неподвижен, частота следования импульсов на выходе импульсного датчика 2 частоты вращения т и

ИД на выходе преобразователя 6 код— частота „ равна нулю. Выходной код счетчика 8 импульсов установлен равным нулю, а в старший разряд реверсивного сдвигового регистра 5 записывают сигнал единичного логичесг кого уровня (используется вход параллельной записи или специальный установочный вход, имеющийся в универсальных реверсивных сдвиговых регистрах).

Счетчик 8 импульсов заполняется по счетному входу импульсами опорной частоты, поступающими от генератора 7 опорной частоты, до тех пор, пока на выходе триггера старшего разряда счетчика не появится сигнал логической единицы, переводящий схе" му 11 ИЛИ-НЕ в состояние логического нуля. Таким образом, выходной код счетчика 8 импульсов в исходном состоянии равен половине емкости и содержит логическую 1 в старшем разряде и логический "0" во всех остальных разрядах ° На выходе схем

ИЛИ-НЕ 9 и 1О установятся логические сигналы с нулевым уровнем. В общем случае на выходе $, сдвига влево и входе 8о сдвига вправо реверсивного сдвигового регистра 7 (фиг.1) устанавливаются логические сигналы "0" или "1" зависимости от логических уровней сигналов триггера старшего разряда реверсивного сдвигового ре- . гистра Б (СР„ ) триггера старшего разряда счетчика 8 импульсов (СР,„ ) и триггера ближайшего к старшему раз-ряду разряда счетчика 8 импульсов (БСР,„ ). По фронту синхронизирующего импульса с выхода преобразователя

6 код — частота реверсивный сдвиговый регистр 5 осуществляет сдвиг выходной информации вправо, влево или ее хранение в зависимости от уровней логических сигналов иа его входах 8, и 8, табл. истинности, т.е. выполняемых функций реверсивным сдвиговым регистром 5 в зависимости от уровней логических сигналов на выходах триггеров СР, СР„„, ВСР „ и, как следствие, на выходах S,и S,.

1262677 заполняется импульсами опорной частоты до величины (3) Иск о Т кч

N ьсц..

Я.

Т мч tr6n (4) L

Й иач о

N = И

Тп ч сн Оса „ л-пкч е,п уч ч, ьч бСР вкч (5) пкч пкч (6) где

3

На вход цифрового регулятора 4 частоты вращения подают управляющее воздействие в виде цифрового кода, соответствующего заданной частоте вращения ° Электродвигатель 1 начинает вращаться и на выходе импульсного датчика 2 частоты вращения появляется импульсная последовательность с частотой 1

Преобразователь 6 код — частота 1р формирует импульсную последовательность с частотой где N — значение кода на выходе реверсивного сдвигового регистра 5;

N — емкость преобразователя 6 код — частота, определяемая заданным диапазоном регулирования частоты вращения..

Емкость преобразователя 6 код— частота находится как ближайшее це25 лое к величине диапазона . регулирования число, удовлетворяющее неравенству И, = 2 D, где D — заданный диапазон регулирования частоты вращения; h — число триггеров преобразователя 6 код — частота.

Например, для заданного D= 100, N, 128, n=8.

Разрядность реверсивного сдвигового регистра 5 выбирается равной числу триггеров преобразователя 6 3g код — частота, т.е. равной числу П

Таким образом, в исходном состоянии выходной код реверсивного сдвигового регистра определяется весом его старшего разряда, т.е. И = 2" 1 = 40

N, ° Емкость счетчика 8 импульсов определяется соотношением

И„= 2 (2)

Мах 45

Ю вЂ” целое число, причем m > 2, т.е. счетчик импульсов должен содержать не менее двух счетных триггеров.

Вес старшего разряда счетчика 8 в 2 раза меньше емкости счетчика, т.е, Ncp,„ 2, а вес ближайшего меньшего разряда в 4 раза меньше емп1-2 кости счетчика, т.е. Иь„= 2 . 55 с.ч

В течение периода Т„„„между выходными импульсами преобразователя 6 код — частота счетчик 8 импульсов

Значение опорной частоты f, выбирает-. ся в соответствии с выражением где T„„„- заданный минимальный пен6 и риод следования импульсов в обратной связи цифрового регулятора 4 частоты вращения, определяющий требуемую точность работы электропрю.. вода.

Таким образом, выходной код счетчика 8 импульсов с учетом (3) и (4) определяется по формуле:

По фронту синхронизирующего импульса „„ч в зависимости от уровней вход-. ных сигналов $ и оа реверсивного сдвигового регистра 5 осуществляется сдвиг влево или вправо его выход-. ного кода.

Сдвиг влево хода реверсивного сдвигового регистра будет иметь мес то лишь в случае, если код счетчика

8 импульсов станет меньше веса ближайшего к старшему разряду разряда счетчика, т.е ° на выходах триггеров

БСР „ и СР,„ появится нулевой логический сигнал.

Если емкость счетчика 8 импульсов выбрана достаточно большой (m»2), то появление нулей в двух старших разрядах счетчика станет возможным при выполнении "ледующего условия:

При сдвиге влево выходной код Н реверсивного сдвигового регистра 5 уменьшится вдвое и частота импуль" сов „„, в соответствии с (1) также уменьшится вдвое. В результате выходной код счетчика 8 импульсов в соответствии с (5) станет больше веса И4„ сн

Сдвиг в прав о - к ода реверсивного сдвигового регистра 5 произойдет в том случае, если в старшем разряде счетчика 8 импульсов установится

1262

% сигнал логической "1 ". Это станет возможным, если будет выполнено условие пкч 0 5 fnê÷ (7) Выходной код реверсивного сдвигового регистра 5 поступает на вход переключения масштабных коэффициентов цифрового регулятора 4 частоты . вращения, в котором в функции этого кода устанавливаются масштабные коэффициенты передачи прямого канала и канала обратной связи.

Если емкость счетчика 8 импульсов выбрать минимальной (m=2), то величиной опорной частоты целесообразно задаться иэ условия (9)

0 5 дкч

При этом, если на интервале управления частота вращения изменяется не более, чем в 2 раза, то за период

O;„„следования импульсов на выходе преобразователя 6 код — частота на Ж счетный вход счетчика 8 импульсов пройдут 1,2 или 0 импульсов опорной частоты f ниже нижней границы диапазона регулирования число этих импуль" сов может быть больше 2, но счетчик 8 5 имп льсов пропустит только .2 импульса, запретив через схему 10 ИЛИ-НЕ дальнейшее поступление импульсов . ЕсИз выражений (6) и (7) следует, что при изменении частоты вращения двигателя 1 во всем диапазоне регу— лирования выходная частота преобразователя 6 код - частота изменяется в диапазоне от 0,5 f äî f

На фиг,2 приведена зависимость выходной частоты преобразователя 6 код — частота от выходной частоты импульсного датчика 2 частоты вращения (кривая 13) и зависимость величины выходного кода реверсивного сдвигового регистра 5 от выходной частоты импульсного датчика 2 (кривая 14) 20 откуда следует, что коэффициент передачи канала обратной связи электропривода устанавливается в зависимости от частоты вращенил таким образом, чтобы во всем диапазоне регулирования частоты вращения выполнялось соотношение

677

4 ли f „, то счетчик 8 импульсов пропустит либо 1, либо 0 импульсов опорной частоты за один период T„„„„ и реверсивный сдвиговй регистр 5 .будет осуществлять соответственно хранение выходной информации,.либо сдвиг влево. В последнем случае частота следования импульсов Е„„„ в соответствии с (1) уменьшается вдвое (пунктирная кривая 15 на фиг. 2) и станет меньше f,. Если же Е„„„ (f,, то счетчик 8 импульсов пропустит на свой счетный вход либо один, ли" бо два импульса опорной частоты эа один период Т„„„ и реверсивный сдвиговый регистр 5 будет осуществлять соответственно хранение выходной информации, либо сдвиг вправо (табл. истинности). В последнем случае частота следования импульсов увеличивается вдвое (кривая 13, фиг.2), Таким образом, при изменении частоты вращения двигателя 1 во всем . диапазоне регулирования будет вьг полняться соотношение

При изменении частоты Е„димпульсного датчика 2 часготы вращения вьмодной код N реверсивного сдвйгового реР гистра 7 автоматически устанавливается либо в соответствии с кривой 14 (фиг.2) при f„„. ) 0,5 f либо в соответствии с кривой 16 (фиг.2) при щ < 0 р 5 ц ч °

Следует отметйть, что при достаточно медленных изменениях регулируемой частоты вращения (электропривод с большим моментом инерции, наложены жесткие ограничения на ускорение приводного механизма и т.п. причины) емкость счетчика 8 импульсов целесообразно выбирать большой (ш»2) а при больших ускорениях электропривода, когда частота вращения двигателя изменяется на 10-507 эа интервал дискретности управления, целесообразно использовать счетчик 8 с малой емкостью. Это связано с тем, что при достаточно больших ускорениях (замедлениях) независимо от емкости счетчика 8 импульсов выходная частота Г„„„ преобразователя 6 код — частота будет значительно выходить эа пределы, определяемые соотношением (8).

В сравнении с известнья предлагаемый электропривод конструктивно проще, содержит типовые функциональные

СР SCP,„S S

Функция, выполняемая реверсивным сдвиг.регистром

0 0

Хранение

1 . 1 0

1 0 1

0 0

Хранение

1 0

Сдвиг влево

0 0

1 0

0 0 1

© 0 0

0 0

Сдвиг вправо

Хранение

1 0

С виг влево

7 1262 узлы, функцию дов ольно сложно r о к омбинационного устройств а — преобразователя кода здесь выполняют определенным образом включенные три элемента 2 ИЛИ-НЕ и элемент НЕ. Число зле5 ментов НЕ и логических схем И в преобразователе кода известного устройства возрастает пропорционально заданному диапазону регулирования, причем выходы старших разрядов преобразователя кода являются выходами многовходовых элементов И. Для реализации широкого диапазона. регулирования (порядка тьсяч и более) число входов каждой схемы И оказывается настолько большим, что реализация многовходовой функции И становится невозможной с применением одной серийно выпускаемой микросхемы.

Число разрядов реверсивного сдвигового устройства, введенного в данное устройство, и число разрядов параллельного буферного регистра является одинаковым для одного и того же требуемого диапазона регулирования, а число разрядов счетчика импульсов может быть выбрано, как отмечалось выше, равным двум.

Таким образом, введение в шипокорегулируемый электропривод реверсивного сдвигового регистра, трех схем

2 ИЛИ-НЕ и схемы НЕ позволяет существенно упростить конструкцию электропривода и, как следствие, повысить его надежность.

Формула и з обретения

Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель с импульсным датчиком частоты вращения, подключенный к выходу усилителя мощ677 8 ности, входом соединенного с выходом цифрового регулятора частоты вращения, регистр памяти и преобразователь код — частота, выход которого подключен к входу обратной связи цифрового регулятора частоты вращения и к синхроннэирующему входу регистра памяти, частотный вход преобразователя код — частота соединен с выходом импульсного датчика частоты вращения, а управляющий вход преобразователя код — частота и вход переключения масштабных коэффициентов цифрового регулятора частоты вра:щения соединен с выходом регистра .памяти, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности электропривода, в него введены генератор опорной частоты, счетчик импульсов, три логических схемы ИЛИ-НЕ и логическая схема НЕ, регистр памяти выполнен в виде реверсивного сдвигового регистра, входы сдвига влево и вправо которого соединены с выходами соответственно первой и второй логических схем ИЛИ-НЕ, старший pasряд счетчика импульсов соединен с первыми входами первой и третьей логических схем ИЛИ-НЕ непосредственно, а с первым входом второй логической схемы ИЛИ-НЕ через логическую схему НЕ, ближайший к старшему разряду разряд счетчика и старший разряд регистра памяти подключены к вторым входам соответственно первой и второй логических схем ИЛИ-НК, второй вход третьей логической схемы ИЛИ-НЕ соединен с выходом генератора опорной частоты, выход третьей логической схемы ИЛИ-НЕ соединен со счетным входом счетчика импульсов, синхрониэирующий вход которого подключен к выхо" ду преобразователя код — частота.

1262677 Я, Ж (4 3 Б 7 З У 4ОНЯО/Ф В1б/7

Редактор В.Иванова

Заказ 5443/56

Тираж 63l

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полигра4ическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4

Ум

Йю

Фр

Составитель В.Трофименко

Техред И. Попович

Корректор, В. Синицкая

Подписное