Цифровая система регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 869 4 С 05 В 13/О Р 13олитехнически нинаМ,Лещенко етельство ССР 5/00,ельство СССР В 13/02, 19 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ САНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(54) ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА(57) Изобретение относится к системам управления автоматизированнымэлектроприводом. Цель изобретенияповышение динамической точности. Циф ТЕНИЯ, " 3фф фО ровая система регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока содержит задатчик 1 кода частоты вра щения, цифровое регулирующее устройство 2, усилитель 3 мощности, источник 4 силового напряжения, двигатель 5 постоянного тока, датчик б тока, связанный с устройством 2 через аналого-цифровой преобразователь 8, импульсный датчик 7 частоты вращения, связанный с устройством 2 через управляемый преобразователь 9 частотакод следящего типа, который по входу 11 управления связан с эадатчиком 1 через устройство возведения в квадрат, Последнее позволяет обеспечить постоянство чувствительности преобразователя 9 и повысить динамическую точность системы в шираком диапазоне значений частоты вращения. 1 э.п. ф-лы, 2Изобретение относится к системамуправления автоматизированным электроприводом, а именно к системам авто.матического регулирования частотывращения электроприводами постоянноготока с применением цифровой техники.Цель изобретения - повышение динамической точности системы цифровогорегупирования. 10На фиг,1 представлена структурасистемы регулирования; на фиг.2схема управления преобразователя час тота-код.Система содержит задатчик 1 кода 5частоты вращения, цифровое регулирующее устройство 2 с входом синхронизации и информационными входами, усилитель 3 мощности, выполненный как тирист рный преобразователь со схемой 20управления, источник 4 силового напряжения, двигатель 5 постоянного тока, датчик 6 тока двигателя, импульсный,цатчик 7 частоты вращения, преобразователь 8 аналог-код, управляемый преобразователь 9 частота-кодследящего типа, частотным входом Ссвязанный с импульсным датчиком 7скорости, вход 11 кода управления,выходную информационную шину 12:и 30устройство 13 возведения в квадрат.Управляемый преобразователь 9частота-код содержит генератор 14частоты, П-триггер 15, первый 16 ивторой 17 двухвходовые элементы И,реверсивный счетчик 18, регистр 19,формирователь 20 коротких импульсов,первый 21 и второй 22 преобразователи код-частота и делитель 23 частоты.Цифровая система регулирования работает следующим образом,Система представляет собой двухконтурную ЦАСР частоты вращения двигателя с внешним контуром регулирования частоты вращения и внутренним 45контуром регулирования тока якорядвигателя. Алгоритмы регулированиязакладываются в память цифрового регулирующего устройства, в том числеи микропроцессорного. Для обеспечения" 50работы устройства 2 вся информация,поступающая на его входы, должнабыть представ, пена в форме параллельного двоичного кода, Код задания значений частоты вращения вырабатывается задатчиком 1, код значений токаякоря двигателя - датчиком б тока(нунт в якорной цели) в сочетании гвторичным преобразователем 8 аналггкод, код истинных значений частоты вращения - импульсным датчиком 7 в сочетании с управляемым преобразователем 9 частота-код,Регулирующее устройство 2 в соотетствии с запрограммированным алгоритмом вычисляет код регулирующего воздействия, управляющий работой тиристорного преобразователя 3 со схемой управления, включающей и схемы преобразования выходного кода устройства 2 в сигналы импульсно-фазового управления, Якорная цепь двигателя 5 подключена к выходам преобразователя 3, питающегося от источника 4 силовсго напряжения. Цикличность работы регулирующего устройства синхронизируется по частоте и фазе переключений переменного напряжения на анодах тиристорного преобразователя благодаря связи устройства 2 с источником 4 силового напряжения, В качестве сигналгдатчика тока используется напряжение, снимаемое с шунта в якорной цели дв - гателя.Особенность рабсты системы зак.з чается в возможностях, которые связ:-. -ны с применением специального управляемого преобразователя 9 частота-код, вход 11 управления которого связан с выходом датчика 1 через устройство 13 возведения в квадрат. :хема, представленная на фиг.2, является преобразователем частота-код следящего типа, в цепи обратной связи которого включены преобразователь 21 код-частота с делителем 23 частоты, а прямая ветвь выполнена в виде триггерного импульсно-фазового дискриминатора (триггер 15, элементы И 16 и 17) в сочетании с цифровым интегратором на базе реверсивного счетчика 18 с регистром 19 промежуточной памяти, Мгновенное значение кода, записанное в счетчике 18, представляет собой интегральное рассогласование двух сравниваемых частот частоты импульсов датчика частоты вращения Г, поступающей черсз формирователь 20 коротк:х импульсов на 8-вход триггера 15, и частоты, поступающей из цепи обратной связи преобразователя на С-вхоп триггера 15,Благодаря применению в качестветриггера дискриминатора В-триггераисключается его сбой при совп;.пении:.мпульгов обеих чзсто во .,рекенитак как .определяющим всегда будет импульс по установочному входу.В синхронном следящем режиме (Г=1- ) триггер 15 находится н ре 2 осжиме переключений с частотой Г при постоянстве скважности переключений. При нарушении равенства частот триггер 15 переключается с частотой, ран ной меньшей из сравниваемых частот, оставаясь по времени преимущественно в том состоянии, которое подтверждается импульсами большей из частот.1 5 При Г ) в , Г триггер преимущестненосно находится в состоянии единицы, устанавливаемом по Б-входу, Различие н скважности напряжения на прямом и инверсном выходах триггера 15 и являет ся тем признаком, который используется в качестве сигнала рассогласования в описываемом следящем преобразователе,На первые входы элементов И 1 б и 25 17 подаются управляющие сигналы с выходов триггера 15. На их вторые входы подана выходная частота преобразователя 22 Г , . Таким образом, количество импульсов частоты Го которые по ступают через элементы И 16 и 17 на выходы сложения и вычитания реверсивного счетчика 18, пропорциональны длительности пребывания триггера 15 в состоянии единицы или нуля соответственно в каждом цикле его переключения, Перенос информации из счет 1чика 18 в регистр 9 производитсяи каждой записи единицы н триггер 15 путем подачи короткого импульса разрешения на С-вход регистра 19.Если за время цикла переключениятриггера разность в числе импульсов, поступивших на входы счетчика 18, не равна нулю, то значение управляю щего кода, записанного в регистре 19, изменяется с учетом знака разности.Последнее приводит к пропорциональкому изменению частоты Г на выходе преобразователя 21 код-частота. В ка 50 честве опорной для указанного преобразователя также используется частота генератора 14. Делитель 23 частоты включен на выходе преобразователя 21 и служит для сглаживания возможной55 неравномерности на его выходе, а также для настройки чувствительности всего устройства. Выбор коэффициента деления делителя 11 наряду с сооткошением между значением частоты Г, коэффициентом преобразования преобразователя 21 и разрядностью счетчика 18 определяет чувствительность преобразователя.Знак рассогласования, получаемого в счетчике 18, таков, что он способствует синхронизации частот Г и Г1 В установившемся состоянии Г = -Г,и значение управляющего кода на входе преобразователя 21, одновременноявляющегося выходным кодом устройства 1 , снимаемым с выходной шины 12,оказывается строго пропорциональнымвходной частоте Г,Высокая чувствительность схемы к1нарушению равенства частот Г = -Гх 2 осопределяется Фазовым характером слежения, позволяет ускорить реакциюзамкнутой следящей системы на изменение частоты импульсного датчика скорости и тем самым повысить быстродействие и динамическую точность всего канала обратной связи. С целью стабилизации этих характеристик вовсем диапазоне регулирования частоты вращения двигателя в схему преобразователя частота-код введен второй преобразователь 22 код-частота, информационные входы которого через шину 11 связаны с выходом задатчика 1 кода скорости через устройство 13 возведения в квадрат. Выходная частота преобразователя 22 определяется такГ = ГТРК о о э где Кэ - код задания скорости;К - коэффициент пропорциокальности (М К 1).Квадратичная зависимость частоты дискретизации Гр, Фазы следования импульсов частот, сравниваемых Фазоным дискриминатором, позволяет компенсировать квадратичное изменение чувствительности преобразователя частотакод при изменении входной частоты.Действительно, требование постоянства чувствительности преобразоналГтеля можно выразить как= сопятГэхгде ЬГ - разрешающая способность преобразователя частота-код. Б то же время иэ принципа работы преобразо1386959 ВНИИПИ Заказ 1495/46 Тираж 866 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Га,вателя ЬГ = К, где К - коэффициент передачи преобразователя частота-код,5аГ К,Таким образом в= -- К, Следогххвательно, требование постоянства чувствительности будет выполнено, есличастота дискретизации Г изменяется 10пропорционально второй степени изменения входной частоты, т,е.,как видно из приведенного выше описания,цель изобретения достигается. 15Формула изобретения 1. Цифровая система регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока, содержащая задатчик кода 20 частоты вращения, цифровое регулирующее устройство, усилитель мощности, импульсный датчик частоты вращения, механически связанный с валом двигателя постоянного тока и подключенный 25 выходом через управляемый преобразователь частота - код следящего типа к первому входу цифрового регулирующего устройства, датчик тока двигателя постоянного тока, подключенный по- З 0 следовательно с двигателем к выходу усилителя мощности, управляющий вход которого соединен с выходом цифрового регулирующего устройства, выход датчика тока через аналого-цифровой пре 35 образователь подключен к второму входу цифрового регулирующего устройства, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения динамической точности, в систему введен блок возведения в квадрат, причем выход задатчика кода частоты вращения подключен к третьему входу цифрового регулирующего устройства и через блок возведения в квадрат - к управляющему входу преобразователя частота - код.2. Система по п.1, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что преобразователь частота-код содержит генератор, подключенный через первый преобразователь код-частота к первым входам первого и второго элементов И, ачерез второй преобразователь код-частота - к входу делителя частоты, выход которого соединен с динамическим входом записи триггера, вход данньх которого соединен с нулевым управляющим потенциалом, вторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера, установочный вход которого соединен с входом записи регистра, входом сброса делителя частоты и через формирователь импульсов - с первым входом блока, второй вход которого является управляющим входом первого преобразователя кодчастота, выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к входам прямого и обратного счета реверсивного счетчика, выходы которого соединены с информационными входами регистра, выходы которого соединены с управляющими входами второго преобразователя код - частота и являются выходами блока.