Электропривод

(71) Харьковское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики(56) 1. Авторское свидетельство СУ 762120, кл. Н 02 Р 5/16, 19782. Патент ПНР В 106754,кл. Н 02 Р 5/16, опублик, 1981,(54)(57) ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащийэлектродвигатель постоянного тока,подключенный к силовому преобразователю и снабженный импульсным датчикомчастоты вращения, выходом соединеннымс первым входом первого формирователя длительности импульсов, ко второмувзводу которого подключен задающий генератор, одновременно соединенный с одним из входов второго формирователя длительности импульсов, два разнополярных источника питания, выходы которых через управляемые ключи соединены с интегрирующим усилителем, подключенным к силовому преобразователю, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьпдения точности стабилизации частоты вращения электродвигателя, в него введены делитель частоты и логический блок, реализующий функцию х= х.у х; у= к у у, где х и у - входные, а х и у- выходные его сигналы, включенный между выходами формирователей дли- Е тельности импульсов и управляющими входами указанных ключей, причем делитель частоты включен между выходом задающего генератора и другим входом второго формирователя длитель- ф) ности импульсов. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТЮОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИИзобретение относится к электротехнике, а именно к системам управления электроприводами механизмов итехнологических установок с повышенными требованиями к точности поддержания скорости.Известен электропривод, содержащий электродвигатель поп гоянного токас датчиком частоты вращения, кварцевый генератор, делитель частоты, преобразователь кода в длительностьимпульсов, блоки сравнения и интегрирования, усилитель и триггеры Г 13,Однако указанный лектроприводотличается сложностью и не обеспечивает высокую точность поддержаниязаданной частоты вращения.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяэлектропривод, содержащий электродвигатель постоянного тока, подключенный к силовому преобразователю и снабженный импульсиым датчиком частотывращения, выходом соединенным спервым входом первого формирователя25длительности импульсов, ко второмувходу которого подключен задающийгенератор, одновременно соединенныйс одним из входов второго формирователя длительности импульсов, дваразнополярных источника питания,выходы которых через управляемыеключи соединены с интегрирующим усилителем, подключенным к силовомупреобразователю 2Однако точность стабилизации за 35данной частоты вращения ограничена здесь неидеальностью (внутренними шумами) элементов электропривода (источников питания, Формирователей длительности импульсов,управляемых ключей, интегрирующегоусилителя) и определяется отношением этих шумов к уровню обрабатываемого сигнала рассогласования заданной частоты вращения и частоты 45 обратной связи. Чем меньше это отношение, тем большая точность стабилизации может быть достигнута.Из этого следует, что для обеспечения высокой точности стабилиза ции измерительная часть системы должна Формировать сигнал рассогласования (ошибки) максимальной величины (значительно превышающий значение внутренних шумов элементов электро привода) при минимальном рассогласовании заданной и действительной частот вращения, причем величина этого сигнала должна зависеть только от соотношения частот обратной связи и заданной.Величина сигнала ошибки, формируемая в известном электроприводе, зависит не только от соотношения этихчастот, но и от текущего значения заданной частоты вращения (диапазона регулирования) и уменьшается при увеличении диапазона регулирования.Это влечет за собой увеличение соотношения шум - сигнал и, как следствие, снижение точности стабилизации.Кроме того, в этом электроприводе существуют режимы, когда одновременно замыкаются оба его управляемых ключа, что приводит к появлению дополнительной ошибки, вызванной подачей на вход интегрирующего усилителя разностного тока (напряжения) источников питания и снижения точности стабилизации.Целью изобретения является повышение точности стабилизации частоты вращения электродвигателя.Поставленная цель достигается тем, что электропривод, содержащий электродвигатель постоянного тока, подключенный к силовому преобразователю и снабженный импульсным датчиком частоты вращения, выходом соединенным с первым входом первого Формирователя длительности импульсов, ко второму входу которого подключен задающий генератор, одновременно соединенный с одним из входов второго формирователя длительности импульсов, два разноколярных источника питания, выходы которых через управляемые ключи соединены с интегрирующим усилителем, подключенным к силовому преобразователю, введены делитель частоты и логический блок, реализующ 1 й Функцию: х = х у х; у =х у у, где х и у - входные, а х и у - выходные его сигналы, включенный между выходами Формирователей длительности импульсов и управляющими водами указанных ключей, причем делитель частоты включен между выходом задающего генератора и другим входом второго формирователя длительности импульсов.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого электропривода.Электродвигатель 1 подключен к силовому преобразователю 2 и снабжен импульсным датчиком частоты3 1108595вращения 3, который соединен с первым входом первого формирователя 4длительности импульсов, ко второмувходу которого подключен задающийгенератор 5, одновременно. соединенный с одним из входов второго формирователя 6 длительности импульсов,Два разнополярных источника питания7 и 8 через управляемые ключи 910и 10 соединены с интегрирующим усилителем 11, подключенным к силовомупреобразователю 2, Делитель частоты12 включен между выходом задающегогенератора 5 и другим входом второго15формирователя 6 длительности импульсов. Между выходами Формирователей4 и 6 длительности импульсов и управляющими входами ключей 9 и 10подключен логический блок 13, который может быть реализован на логическом элементе И - НЕ 14 и двух логических элементах И 15 и 16,Электропривод работает следующимобразом.25В исходном состоянии сигнал навыходе задающего генератора 5 отсутствует, сигналы на выходах делителя частоты 12 и формирователя 6длительности импульсов отсутствуют,Управляемые ключи 9 и 10 разомкнуты,выходной сигнал интегрирующего усилителя 11 равен нулю, частота вращения вала электродвигателя 1 равнанулю. Сигнал на выходе импульсногодатчика частоты 3 отсутствует. 35При появлении на выходе задающего генератора 5 сигнала в видепоследовательности импульсов частотойИ Гд 4, на выходе делителя частоты12 формируется сигнал с частотой Г1что вызывает появление на выходе формирователя длительности импульсов 6импульсов длительностис частотойЬд Формирователь длительности 6импульсов может быть выполнен на45двух КБ-триггерах, логическомэлементе Ии двоичном счетчикеемкостью И, Длительность импульсов,генерируемых формирователем длительности импульсов 6, определяется временем заполнения его двоичного счетчика частотой И Гедд и может бытьопределена из выражения С - 1=К; Ссй11 20 Под действием этого сигнала частота вращения вала электродвигателя 1 увеличивается до тех пор, пока с не станет равным нулю, что соответствует равенству частот задания и обратной связи и выходу электропри - вода на заданную частоту вращения,Как следует из выражения (2), среднее значение сигнала рассогласования в данном электроприводе зависит только от соотнощения 1 / дд и не зависит от текущего значения заС - 1 1 К"о(1) 55 Х Г где С - емкость двоичного счетчика формирователя 6 длительности импульсов; М - коэффициент деления делителя частоты 12. Передний фронт выходных импульсов формирователя 6 длительности импульсов формируется по фронту первого из импульсов частоты И Го,4, поступающего после входного импульса частотой Га что обеспечивает стабильность длительности С вне зависимости от Фазового положения входных импульсов.Как видно из выражения (1), длительность импульса С обратно пропорциональна значению Г (скважность сигнала на выходе формирователя длительности импульсов постоянна во всем диапазоне изменения Г 5 д ).Под действием импульсов , управляющий ключ 10 замыкается, подключая источник питания 8 к интегрирующему усилителю 11, что вызывает появление напряжения на его выходе, появ - ление напряжения на выходе силового преобразователя 2 и вращение вала электродвигателя 1. При этом на выходе импульсного датчика частоты вращения 3 формируются импульсы частотой Я,с , поступающие на вход формирователя 4 длительности импульсов,аналогичного формирователю 6 длительности импульсов, На его выходе также формируются импульсы длительностьюи частотой Гос, вызывающие замы-кание управляемого ключа 9. На входе интегрирующего усилителя 11 Формируется сигнал, среднее значение которого может быть определено из выра- жения Д = АК (О - 1), (2)Гадагде А - амплитуда сигнала напряжения1108595 данной частоты вращения 4, и диапазона регулирования, как в известном устройстве. Это позволяет в данном электроприводе поддерживатьсоотношение шум - сигнал минимальным во всем диапазоне регулирования, уменьшить ошибку регулирования и,как следствие этого повысить точностьстабилизации частоты вращения валаэлектродвигателя, Составитель Н.Корева Редактор С.Тимохина Техред Л,Микеш Корректор В.СиницкаяЗаказ 5882/42 Тираж 667 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 За счет введения логического блока 13, который может быть выполненФт на одном логическом элементе И-НЕи двух логических элементах И 15 и 16, исключается одновременноезамыкание управляемых ключей 9 и 1 Опри совпадении во времени выходныхсигналов формирователей 4 и 6 5 длительности импульсов, Это позволяет исключить погрешность, возникающую за счет протекания разностного тока разнополярных источниковпитания 7 и 8 на вход интегрирующего усилителя 11 при совпадениипо времени выходных сигналов формирователей 4 и 6 длительности импульсов, и тем самым повысить точность стабилизации частоты вращения 5 электродвигателя 1.