Электропривод

Союз Советскии Социалистических Республик(22) Заявлено 22,01,79 (21) 2715112/24-07с присоединением заявки Мо(5)М К 3 Н 02 Р 5/36 Н 02 Р 7/42 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД Изобретение относится к электротехнике, в частности к управлению электроприводами от цифровых вычислительных устройств, и предназначается для использования в промышленных работах (манипуляторах).Известен электропривод переменного тока, где управление выходным на- . пряжением инввртора, питающего электродвигатель привода, производится непосредственно цифровыми сигналами вычислительного устройства, что позволяет повысить помехозащищенность и надежность 1.Однако сочетание двигателя с меха низмом через редуктор приводит к ошибкам, связанным с люфтом силового редуктора.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является , 20 электропривод с вентильным двигателем, содержащий синхронную машину, на валу которой расположен датчик положения ротора с выходными шинами по числу Фаз машины, а также импульсный датчик с двумя выходами, служащими для получения сдвинутых на /2 по фазе сигналов, и реверсивный счетчик, соединенный входными шинами с импульсным датчиком, а шиной установки в ис ходное состояние - с датчиком положения ротора, где цифровые сигналы реверсивного счетчика Формируют в блоке электропривода цифровым способом синусондальные многофазные напряжения питания двигатйля, что позволяет обеспечить плавность движения на всех скоростях вращения 2 .Недостаток данного привода состоит в низкой точности и устойчивости, что также связано с люфтом силового редуктора.Цель изобретения - обеспечение устойчивой работы привода.Поставленная цель достигается тем, что в электропривод, содержащий электродвигатель, на валу которого расположен импульсный датчик с выходными шинами двухкратных сигналов и установочной шиной, кодовый датчик, вал которого через редуктор связан с валом электродвигателя, блок управления, один вход которого подключен к выходу вычислительного блока, к одному из входов которого подключен кодовый дат, - чик, а выход блока управления подключен к электродвигателю, реверсивный счетчик, состоящий из соединенных между собой групп триггеров старших и младших разрядов, входы которого подключены к выходным и установочной шинам импульсного датчика, выход группытриггеров младших разрядов соединен с другим входом блока управления, а выход группы триггеров старших разрядов - с другим входом вычислительногоблока, введены блок синхронизации,сумматор, вычитающий блок и блок определения направления вращения, при этомвыходные шины кодового датчика через блок синхронизации соединены с входом группы триггеров старших разрядов счетчика, а управляющий вход блока синхронизации соединен с входом группы триггеров младших разрядов реверсивного счетчика, выходы групп триггеров старших и младших разрядов ре версивного счетчика соединены с двумя входами сумматора, другие два входа которого соединены через блок определения направления вращения вала двигателя с выходными шинами импульс О ного датчика, выходные шины сумматора и кодового датчика подключены на вход вычитающего устройства, выходные шины которого соединены с входом вычислительного устройства.25На Фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого электропирвода; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Электропривод содержит блок 1 управления, подключенный к электродвигателю 2, на валу которого установлен импульсный датчик 3. Электродвигатель 2 через редуктор 4 соединен с выходным валом электропривода. На выходном валу электропривода установлен кодовый цифровой датчик 5 положения. Выходныешины двухфазных сигналов ц,импульсного датчика 3 соединены с входом реверсивного счетчика, содержащего группы триггеров б младших раз рядов и группы триггеров 7 старших разрядов, а также с входом блока определениянаправления вращения вала электродвигателя. В импульсном датчике 3 имеется выходная шина для ус тановки в исходное нулевое состояние, например, для электропривода с двига 21 телем переменного тока через - (РР число пар полюсов двигателя) рад,Выходная шина цифровых сигналов А младших разрядов счетчика соединена с цифровыми входными шинами блока 1 управления для формирования по синудоидальному закону ШИМ выходных55 напряжений питания двигателя 2 и управляющих входом блока 8 синхронизации, который соединяет выходные шины кодового датчика 5 и входы триггеров 7. Выходные шины А и А групп триггеров б и 7 соединяются с первым вхо- бо дом сумматора 9 и выходными шинами А и А". Второй вход сумматора 9 соединен с цифровыми шинами С, 0 блока 10 определения направления вращения. Выходные шины В соединены с первым 65 входом вычитающего блока 11, второйвход которого соединен с выходными шинами сумматора 9, Выходные шины Д вычитающего блока 11 и выходные шины Вкодового счетчика 5 поступают в вычислительный блок 12 для выработкиуправляющего воздействия на электропривод,Выбор коэффициента редукции редуктора 4 производится из условия, чтобы младшие разряды кодового датчика5 совпадали с разрядами триггеров б,а старшие разряды кодового датчика 5совпадали с разрядами триггеров 7.Для упрощения рассмотрения примем,что реверсивный счетчик выполнен трехразрядным (два разряда в группе триггеров б и один в группе триггеров 7)в многофазном коде с основанием п=10,где первый разряд реверсивного счетчика выдает цифровые сигналы до запятой (0,1-0,9), а кодовый датчик 5выполняется двухразрядным также вмногофазном коде с основанием п=10.При этом коэффициент редукции редуктора 4 выбирается таким, что цифровыесигналы кодового датчика 5 и реверсивного счетчика имеют одинаковыйугловой эквивалент относительно выходного вала электропривода. Этомуусловию соответствует коэффициент редукции =10, когда за один оборот вала двигателя в счетчике будет записана цифра "10,0", а выходной вал привода совершит 1/10 оборота и с кодового датчика также будет выдаваться цифра "10".Электропривод работает следующимобразом.Его работу будем рассматривать прииспользовании электродвигателя переменного тока (вентильного или асинхронного), По сигналам от вычислительного блока 12 блок 1 подает переменное напряжение на двигатель 2 и начинается его вращение. Направление вращения двигателя 2 задается порядком следования фаз напряжений О 4, О, ОС,которые определяют в блоке 1 управления по знаку рассогласования междусигналами кодового датчика 5 и сигналами от вычислительного блока. Двухфазные сигналы ц, ц 2 импульсного датчика 3 поступают на вход группы триггеров б и в зависимости от порядка ихследования, что определяется направлением вращения двигателя 2, счетчиксуммирует или вычитает входные импульсы датчика 3. Через определенныйугол поворота вала электродвигателя 2группа триггеров б сигналом с выходной шины импульсного датчика 3 устанавливается в исходное состояние, Таким образом, цифровые сигналы на шинах А , явдяются кодовыми цифровымисигналами угла поворота вала двигагтеля 2 Цифровые сигналы триггеров бформируют в блоке 1 управления трехфазные напряжения О, ОВ, Оо, модули 788326рованные по синусоидальному закону ШИМ для питания двигателя 2.На фиг. 2 приведены временные диаграммы периодически изменяющихся цифДровых сигналов В, В 2, В 3 старшего разряда кодового датчика 5 при их различном положении относительно сигналов на шине А, а также цифровых)сигналов шины А старшего разряда реверсивного счетчика, Различное взаимное расположение сигналов с датчиков 3 и 5 определяется люфтом редукт Нтора 4. Сигналы В и ВЭ соответствуют максимально возможным люфтам, а сигИнал В 2 - промежуточному положению между ними, На цифровых сигналах с шины А выделены отрезки, когда блок 8 синхронизации подает сигналы старшего разряда кодового датчика 5 на ус-. тановку триггеров 7 в цифровое положение старшего разряда кодового датчика 5. Формирование этих сигналов поясняется фиг. 3, где представлены сигналы многофазного кода 0 2, ,0.6 второго разряда счетчика, эквивалентные им цифровые сигналы "0"- "9" обычного цифрового кода и,сигналы а = бл 55 а 2 = бдф 4аэ- ар 04, а 4 = 0 ч 6, каждый из которых может служить для управления подачей сигналов старшего разряда кодового датчика 5 на установку триггеров 7. Из диаграммы на фиг. 2 видно, что цифровые сигналы счетчика (с шины А" - сигналы старшего разряда, с шины А - сигналы младших разрядов) при этом соответствуют угловому положению выходного вала привода без влияния люфта силового редуктора 4. При вращении в одну сторону к этим сигналам с выхода бпока 10 направления вращения добавляется сигнал С, а при вращении в другую - цифровой сигнал О. Цифро- вые сигналы 0 и О устанавливаются таким образом, чтобы при выборе люфта редуктора 4 на выходной шине Д вычитающего .блока 11 был нулевой сигнал. При "раскрытии" люфта редуктора блок 11 выдает цифровой сигнал люфта редуктора.При эксплуатации электропривода происходит износ редуктора и увеличение люфта, что требует периодического изменения сигналов С и О. Цифровые сигналы с шин А, В и Ь поступают в вычислительный блок 12 для выработки управляющего воздействия на электропривод.Таким образом, введение указанных блоков позволяет уменьшить ошибку,связанную с люфтом редуктора, и повысить устойчивость привода,Формула изобретенияЭлектрспривод, содержащий электродвигатель, на валу которого расположен импульсный датчик с выходными шинами двухфазных сигналов и установочной шиной, кодовый датчик, вал которого через редуктор связан с валом электродвигателя, блок управления, один вход которого соединен с выходом вычислительного блока, к одному из входов которого подключен кодовый 15 датчик, а выход блока управления под-.ключен к электродвигателю, реверсивный счетчик, состоящий йз соединенных между собой групп триггеров старших и младших разрядов, входы которого 20 подключены к выходным и установочнойшинам импульсного датчика, выход группы триггеров младших разрядов соединен с другим входом блока управления, а выход группы триггеров старших разд рядов - с другим входом вычислительного блока, о т. л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения устойчивости привода, в него введены блок сигнализации, сумматор, вычитающий блок и блок определения направления ЗО вращения, причем выходные шины кодового датчика через блок синхронизации соединены с входом группы триггеров старших разрядов счетчика, а управляющий вход блока синхронизации соединен с входом группы триггеров.младших разрядов реверсивного счетчика, выходы групп триггеров старших и младших разрядов реверсивного счетчика соединены с двумя входами сумматора, вторые два входа которого сое- динены через, блок определения направления вращения вала двигателя с выходными шинами импульсного датчика, выходные шины сумматора и кодового датчика подключены к входу вычитающего блока, выходные шины которого соединены с входом вычислительного блока.Источники информации,5 О принятые во внимание при экспертизе, 1. Авторское свидетельство СССРУ 621090, кл. Н 03 К 13/20, 1978.2. Авторское свидетельство СССР55 по заявке 9 2031944,кл. Н 02 Р 5/36,1978.Уие.г 4 ип 7 ю ие Составитель В. Тарасоведактор В. Романенко Техред А. Щепанская Коррек Решетник аз 8373/б иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж 783 ВНИИПИ Государственно по делам изобретени3035, москва, Ж-З 5, Ра Подписное комитета СССР и открытий ушская наб д. 4