Стабилизатор скорости электродвигателя

(51)М. Кл.З с присоединением заявки Мф(23) Приоритет С 05 0 13/00 Гвсуяаретееиныя кОмитет СССР яв Аелам изобретеяяЯ я юткрытяЯ(088.8) Дата опубликования описания 151280(54) СТАБИЛИЗАТОР СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть применено в различного рода лентопротяжных механизмах, а также в системах, требующих высокой точности стабилизации скорости с большой инерционной нагрузкой.Известны стабилизаторы скорости электродвигателя, использующие в управлении фазовый детектор Метод управления основан на принципе сравнения задаваемой опорной частоты и частоты обратной связи, снимаемой с датчика скорости, установленного на валу электродвигателя, выделения 15 путем сравнения фазового рассогласования и формировании напряжения питания, пропорционального этому рассогласованию 11.20 Однако данная система стабилизации не позволяет с достаточной точностью стабилизировать скорость в реальных условиях эксплуатации (при наличии возмущающий моментов). В 25 этом случае стабилизатор скорости имеет большую динамическую ошибку эа счет длительных переходных процессов (качание скорости вращения). Зона устончивой работы зависит от мощности 30 двигателя, моментных характеристик двигателя и параметров нагрузки.Известен метод упреждения частоты, заключающийся в том, что на фазовый детектор подается частота заведомо большая, чем опорная. При вхождении в зону регулирования происходит пере. ключенне на низшую, опорную частотуовНедостатком этого метода является тот факт, что фиксированная частота 1 ол связана с конкретными возмущающими воздействиями на валу электродвигателя. При изменении воздействия на некотбрую величину, необходимо изменять Г дНаиболее близким к изобретению по техническому решению является стабилизатор оборотов двигателя, включаю. щий в себя фазовый детектор, выполненный в виде реверсивного сдвигаю- щего регистра, датчик скорости, установленный на валу двигателя, генератор опорной частоты, счетчики импульсов, элементы И и ключевые элементы 2Однако известная система стабилизации оборотов двигателя подвержена автоколебаниям в установившемся режиме. При сбросе нагрузки быстро выходит из зоны захвата Фазового детек тора, т.е. из эоны регулирования,а также не обладает высокой устойчивостью в реальных условиях эксплуатации,Цель изобретения - повышение точности стабилизатора, за счет чего 5повышается точность стабилизации скорости вращения электродвигателя,Поставленная цель достигается тем,что в стабилизатор скорости электродвигателя, содержащий установленный 1 Она валу электродвигателя датчик скорости, подключенный выходом черезпервый счетчик импульсов к первомувходу фазового детектора, генераторопорной частоты, подключенный черезвторой счетчик импульсов ко второмувходу Фазового детектора, элементы Ии последовательно соединенные первыйи второй ключевые элементы, соответствующие вход и выход которых подклю Очены к первому выводу обмотки электродвигателя, введены последовательносоединенные третий счетчик импульсов,дешифратор и первый Й-триггер,"-а также элемент задержки, второйй-триггер и включенные параллельно 25первому и второму ключевым элементампоследовательно соединенные третийи четвертый ключевые элементы, соответствующие вход и выход которыхподключены ко второму выводу обмотки Яэлектродвигателя, причем управляющиевходы первого и четвертого ключевыхэлементов соединены с выходом Фазового детектора, а управляющие входывторого и третьего ключевых элементовсоединены с выходом второго Й-триг-.гера, входы которого подключены к выходам соответствующих элементов И,первые входы которых соедичены с соответствующими выходами первогоЕ-триггера, а вторые входы - с выходом датчика скорости, с первым входом третьего счетчика импульсов и совходом элемента задержки, выход которого подключен ко второму входу пер"вого В-триггера, второй вход третье го счетчика импульсов соедийен с выходом генератора опорной частоты.На чертежа приведена принципиальная схема стабилизатора скоростиэлектродвигателя. 5 ОСтабилизатор содержит генератор 1опорной частоты, третий счетчик 2 импульсов, первый счетчик 3 импульсов,второй счетчик 4 импульсов, дешифратор 5., фазовый детектор б, элемент7 задержки, первый й-триггер 8,элементы И 9 и 10, второй Н-триггер11, электродвигатель 12, датчик 13скорости, первый ключевой элемент 14,третий ключевой элемент 15, второйключевой элемент 16, четвертый ключе Овой элемент 17.Стабилизатор работает следующим об.разом.На счетный вход второго счетчика4 импульсов подается частота Гж с ге нератора 1 опорной частоты, а на счет ный вход первого счетчика 3 импульсов - частота обратной связи Г с датчика 13 скорости. Каждый импульс генератора 1 опорной частоты включает ключевые элементы 14 и 17 через Фазовый детектор б, тем самым обеспечивая разгон электродвигателя 12, а каждый импульс с датчика 13 скорости выключает ключевые элементы 14 и 17 через фазовый детектор б и двигатель обесточивается. Фазовый детектор б выдели ет Фазовый угол между частотой синхронизации Г , полученный с выхода второго счетчика 4 импульсов, и частотой 1 с, Длительность включения ключевых элементов 14 и 17 соответствует величине Фазового угла. Дешифратором 5 задается опорное число, определяющее стабилизируемую скоростьс периодом вращения То . На элементах 2, 5, 7, 8, 9, 10 и 11 собран частотно-импульсный корректор ЧИК ), который производит сравнение периода частоты обратной связи Т = 1/Г сс опорным числом, задаваемым дешифратором 5, в интервал времени, когда ключевые элементы 14 и 17 отключены. Управляющие входы ключевых элементов 15 и 16 соединены с выходом второго й-триггера, т.е. с выходом частотно-импульсного корректора, и своим включением обеспечивают торможение электродвигателя 12. В предлагаемом устройстве возможно включение ключевых элементов 14, 17 или 15, 16 Одновременное включение исключается. Частотой 1, в третьем счетчике 2 импульсов производится обсчет каждого периода частоты обратной связи Г Частота Г,д = сИ, где И - коэффициент пересчета второго счетчика 4 импульсов. Канал с дешифратором 5 и третьим счетчиком 2 импульсов позволяет иметь информацию о величине каждого текущего периода обратной связи Т . Отклонение скорости выше или ниже стабилизируемой приводит соответственно к меньшему и большему изменению текущего периода Т относительно Т . Об изменении текущего периода Тотносительно Т говорит состояние выходов первого й- триггера 8. Элемент 7 задержки предназначен для исключения переключения триггера 8 на время прохождения импульса с датчика 13 скорости через элементы И 9 и 10, Обновление информации об изменении текущего периода То в промежуток времени, когда ключевые элементы 14 и 17 разомкнуты, производится чаще в М раз, чем обнов. ление информации о периоде Тос посредством Фазового детектора 6. Это обусловлено тем, что частота синхронизации Гс в М раз ниже частоты Через элементы И 9 и 10 и второй В-триггер 11 происходит коммутация ключевых элементов 15 и 16, частота переключения которых в М раз вышечастоты переключения ключевых элементов 14 и 17. Число срабатываний ключевых элементов 15 и 16 за период Тд= К/1 , где К - коэффициент пересчета первого счетчика 3 импульсов, обусловлено величиной перерегулирования в переходном процессе при пуске и сбросе нагрузки. Чем больше перерегулирование, тем с большей частотой переключаются ключевые элементы 15 и 16, а это приводит к увеличению среднего значения напряжения противовключения, т.е. двигатель тормозится с большей жесткостью, Частотно" импульсный корректор реагирует на скорость изменения фазового угла и осуществляет демпфирование скорости электродвигателя 12 по знаку производной изменения Фазового угла, Это приводит к уменьшению амплитуды автоколебаний и сокращению, времени переходного процесса.Использование предлагаемого стабилизатора скорости электродвигателя обеспечивает по сравнению с существующими устройствами повышенную стабильность и устойчивость работы, измеряет отклонение скорости от стабилизируемой независимо от величины Фазового угла и может реагировать торможением на уменьшение фазового угла. Кроме того, в предлагаемом устройстве эффективность торможения не зависит от числа оборотов электродвигателя, так как торможение осуществляется противовключением.Формула изобретенияСтабилизатор скорости электродвигателя, содержащий установленный на валу электродвигателя датчик скорости, подключенный выходом через первый счетчик импульсов к первому входу фазового детектора, генерато,.опорной частоты, подключенный чере;второй счетчик импульсов ко второмувходу фазового детектора, элементыМ и последовательно соединенные первый и второй ключевые элементы, соответствующие вход и выход которыхподключены к первому выводу обмоткиэлектродвигателя, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повьааения точности стабилизации, он со 1 держит последовательно соединенныетретий счетчик импульсов, дешифратор и первый й-триггер, а такжеэлемент задержки, второй й-триггер и включенные параллельно первомуи второму ключевым элементам последовательно соединенные третий и четвертый ключевые элементы, соответствующие вход и выход которых подключен 4,ко второму выводу обмотки электродвир гателя, причем управляющие входы первого и четвертого ключевых элементовсоединены с выходом фазового детектора, а управляющие входы второго итретьего ключевых элементов соединеныс выходом второго й-триггера, входы,которого подключены к выходам соответствующих элементов И, первые входыкоторых соединены с соответствующимивыходаьв первого К-триггера, а вторые входы - с выходом датчика скорос 30 ти, с первым входом третьего счетчикаимпульсов и со входом элемента задержки, выход которого подключен ко второму входу первого Й-триггера, второй вход третьего счетчика импульсов35 соединен с выходом генератора опорнойчастоты.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1Патент Великобритании 91492063,кл. 6 05 0 13/62, 1977.2. Авторское свидетельство СССР9531138, кл. С 05 0 13/00, 1974 (прототип).788081 Составитель Л.ЦеллаговаТехред Г.Маточка Корректор С,Шекмар Редактор И,йанкина Филиал ППП "Патент", г. Уагород, ул, Проектная, 4 Закаэ 8350/55 Тираж 956 Подписное ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, З, Раушская наб., д.,4/5