Устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 2 Р 5/ 1) 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВУч щ щ 21) 71) ени ина(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОЧАСТОТЫ ВРйЦЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГПОСТОЯННОГО ТОКА НИЯ ЕЛЯ яК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 4090681/24-0729.05.8630.01.88. Бюл, У 4Научно-производственное,ЯО 1370709 А 1 точности регулирования частоты вращения электродвигателя постоянноготока. Устройство реализует интегральный закон регулирования скорости исодержит первый реверсивный счетчик7, выполняющий роль интегратора, длякоторого предусмотрен контроль переполнения и обнуления, второй реверсивный счетчик 14, делитель частоты13, инвертор 17 и логические элементы И-НЕ 15, 16. За цикл измерения,задаваемый генератором 3 эталоннойчастоты, производится измерение отклонения текущей скорости от заданияи формируется сигнал управления. Разгон электродвигателя осуществляетсс разной интенсивностью для безударного пуска, а выход на заданную скорость - беэ перерегулирования, 2 ил.30 Зг, 40 45 50 55 Изобретение относится к электротехцне, а именно к системам автоматического регулирования скорости вращения электродвигателей постоянного тока, и может быть использовано для стабилизации частоты вращения электродвигателей постояцного тока в установках, где необходимо обеспечить высокую точность поддержания скорости.Целью изобретения является повышение точности регулирования частотывращения электродвигателя постоянного тока.На фиг. 1 изображена схема устройства лля регулирования частотывращения электродвигателя постоянного тока; на фиг. 2 - диаграммы следования импульсов,Устройство содержит элементы 1 и2 задержки (формирователи импульсон),генератор 3, триггер 4, ключ 5, блок6 задания, счетчик 7, мультиплексор8, блок 9 памяти, элемент ИЛИ 10,цифроаналоговый преобразонатель 11,датчик 12 скорости, причем вьжод элемента 1 задержки соединен с первымвходом триггер 4, прямой выход которого присоединен к первому входу ключа 5, втор й вход которого присоединен к ньходу геертора 3 эталонной частоты, а чьгход - л суммирующемувходу сч гчика 7, ходы записи которого приоединецы к цьжодам блока6 задания, выход элемента 2 задержкиприсоединен к вход) разрешения записи блока 9 памяти, делитель 13 частоты, реверсивьй счетчик 14, днаэлемента ЗИ-НЕ 15 и 16, иннертор 7и элемеат И - НЕ 18, причем счетчик 7выголне ц ре не рс -н ьм, ключ 5 - переключающим. И нерсныи выход триггера4 присоединен к третьему гходу ключа5, четверыи вход которого присоединен к выходу датчика 12 скорости,нторои .ыход - к вычитающему нх:;-у счетчика 7, вход разреения записи которого присоединен к выходу элемецга 1 задержки,вход установки нуля счетчика 7 присоединен через иннертор 17 к второму 1 ходу триггера 4 и к выходу перехода через нуль счетчика 7, информационные выходы которого присоединены к сои гнетствующим входам бл к 9 памяти, входы знакац+ц и "-этого блока присоединены соответстц"ццо к прямому и инверсному выхо;ам триггер 4, а вьходьзнака 5 10 15 20 25"+ и "-" блока 9 пмяти - соотнетстненно к первым входам элементов ЗИ-НЕ 15 и 16, вторые входы которых рисоедицецы к выходу мультиплексора 8, а выходы присоединены соответственно к вычитющему и суммирующему входам реверсивного счетчика 14, информационные выходы которого присоединены к входам цифроаналогового пре. образователя 11, а также к входам элементов ИЛИ 10 и И-НЕ 18, выходы которых присоедицены соответственно к третьим входам элементон ЗИ-НЕ 15 и 16. Управляющие нходь мультиплексора 8 присоединены к соответствующим выходам блока 9 памяти, а информационные входь мультиплексора 8 через делитель 13 частоты присоединены к выходу генератора 3 эталонной частоты и входу элемента 2 задержки, выход которого присоединен к входу элемента 1 задержки, Выход цифроаналогового преобразователя 11 является выходом устройства для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока.Ключ 5 состоит из элемента 2 И 19 выход которого присо.дицец к первым входам элементов 2 И-НЕ 20 и 21, ныходы которьж яв.:яются выходами ключа 5, а вторые входы - первым и третьим входами ключа , Входы элемента 2 И 19 являются втсрым и четвер-. тым входами ключа 5.Устройство для регулирования частоты вращения электр двигателя постоянного тока рабочаст следующим образом.За цикл имереич заднаем,йгенертором 3 эталонной частоты, производится измерение сгклонеция текущей скорости от задания, и измеренный сигнал использ,ется лля Формирования сигала управления,Генератор 3 атал иной частзть вырбатынает последовтел ность ,мпу ьсо, причем дли гельцость импульсон высокого уровняопределяют,эщая ,цтернал -.ереи, о много раз пр зпает д.ит.: ость импульс . н низког: узонця с з, воремя которэй пр:з: одится подготовка к следующему акгч измерения,к ред началом и ,мерецця н счетчик 7 и"дварительцо эапскод задания сксрости из блска 6 задния, тргернаходится в сх",д;о с тоя.ии (0"11 11прямом выходе- и и, нерс3 1370709 10 где К 20 25 40 45 35 50 55 ном), а реверсивный счетчик 14 обнуленИзмерение начинается с приходомна вход клк, а 5, состоящего иэ логических элементов 2 И и 2 И-НЕ, сигналавысокого уровня, соответствующего"1", с выхода генератора 3, При этомимпульсы от датчика 12 скорости через элементы 2 И 19 и 2 И-НЕ 21 поступают на вычитающий вход счетчика 7.В результате вычитания на выходесчетчика 7 образуется код величиныотклонения скорости от заданной, равный КЪ Кцкод отклонения скорости от заданной на вьмоде счетчика 7;код задания скорости, код измеряемой скорости. Если измеряемая в данный момент . скорость меньше заданной, т.е, КО, то после окончания цикла измерения на выходе счетчика 7 в результате вычитания остается количество импульсов, пропорциональное отклонению скорости от заданной со знаком "-". Если измеряемая скорость превышает заданную, т. е. К с О, то в результате вычитания счетчик 7 переходит через нуль, и на его выходе перехода через , нуль появляется короткий импульс,соответствующий "0", перебрасывающий триггер 4 в другое состояние" 1" на прямом выходе, "0" - на инверсном), а на выходе инвертора 17 появляется сигнал "1", устанавливающий счетчик 7 в нулевое состояние. При этом импульсы от импульсного датчика 12 скорости через элементы 2 И 19 и 2 И-НЕ 20 начинают поступать на суммирующий вход счетчика 7. Цикл измерения за- . канчивается с приходом от генератора 3 сигнала низкого уровня. По этому сигналу срабатывает элемент 2 задержки который вырабатывает импульс, разрешающий запись кода отклонечия скорости в блок 9 пямти. Знак отклонения скорости определяется по состоянию триггера 4, Если за цикл измерения триггер 4 не изменял своего состояния,то отклонение запишется в блок 9 памяти со знаком н- если изменялсо знаком "+", По заднему фронту имфпульса от элемента 2 задержки срабатывает элемент 1 задержки, сигналом на выходе которого триггер 4 возвра-. щается в исходное состояние, и раэрешается запись кода задания скорости из блока 6 задания в счетчик 7.Длительность импульсов низкогоуровня генератора 3 эталонной частоты выбирается больше суммы импульсовэлементов 1 и 2 задержки, т.е, С)ь, + ь . Диаграмма следования импульсов представлена на фиг. 2.С приходом импульса высокого уровня с генератора 3 цикл измеренияотклонения частоты от заданной повторяется. Одновременно сигнал, пропорциональный коду отклонения скорости от заданной, с выхода блока 9памяти поступает на управляющие входы мультиплексора (коммутатора) 8.В зависимости от величины кода от, клонения к выходу мультиплексора 8подключается один из его информаци"онных входов, На информационные вхо"ды мультиплексора 8 поступают импульсы различной частоты от делителя13 частоты,В момент пуска, когда отклонениеимеет максимальное значение, на выходе мультиплексора 8 появляется сигнал низкой частоты, Этот сигнал черезэлемент ЗИ-НЕ 16 поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 14,В реверсивном счетчике 14 происходитсуммирование импульсов низкой частоты, в результате код на его выходемедпенно растет. Сигнал с выхода реверсивного счетчика 14 поступает навход цифроаналогового преобразователя11, где преобразуется в аналоговыйсигнал, который используется в качестве задания для аналоговой системы регулирования скорости с пропорциональным регулятором скорости. Приэтом цифровой контур обеспечивает заданную точность поддержания скорости,а аналоговая система обеспечиваетзаданное быстродействие и динамические качества, Таким образом, припуске осуществляется медленное нарастание скорости, что особенно важнопри пуске механизмов с зазором. Приуменьшении кода отклонения скоростиот заданной увеличивается частотаимпульсов на выходе мультиплексора8. В результате происходит быстроесуьщирование импульсов на реверсивном счетчике 14, код на его выходе, быстро растет, быстро увеличиваетсясигнал на выходе цифроаналоговогопреобразователя 11 и происходит дальнейший интенсивный разгон привода.При подх, декорысти к заданной,т.е.когда отклонение близко к нулю, частота следования импульсов от мультиплексора 8 снова уменьшается, суммирование импульсов в реверсивном счетчике 14 осущест 1 ляется с низкой астотой. Это обеспечивает плавный подход к заданной скорости, т.е. разгон привода с минимальным перерегулированием. Если текущая скорость становится больше заданной, т.е.К ( О, на первом входе элемента ЗИ-НЕ 1 б появляется сигнал, соотцетствующий "О", а на первом входе элемента ЗИ-НЕ 15 появляется "1" и импульсы от мультиплексора 8 через элемент ЗИ-НЕ 15 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 14, в результате уменьшается сигнал на его выходе и соответственно на выходе цифроаналогового преобразователя 11.При отклонении, равном нулю, импульсы на выход мультиплексора 8 не проходят, для чего информационный вход В соединяется с общей шиной. В устройстве предусмотрен контроль переполнения счетчика. При появлении на вгех выходах реверив ого счетчика 14 сиг,:.лов, сответ.вл их логическим ел:н а, на вык, д э.емента И-НЕ 18 появля.с." вал, соответст уюШнй "0", з: " ещающий прохожс ние импульсов 4ъ ф ига;щи ВхОд ревене.нного сч, еи, з 14,11 ри ояв;ени . нс- х выхода. реверсинногс счетчика 4 сиг.ло; . соответст;ущих логичесьим нупямн выход. элемента ИЛ 1 10 появпяегся сигнал, соотаетстау. щий "0", запрещающий прокожд н;е гьсов на вычитаюшии вход реверсив; -о счетчика В мсме т останова привода реаерсивный гчеи, 14 подачей импульса на вход установки нуля обну:;яется,В устройстве рев-;.р.в.т счет;ик ; . выполачет функции лро 2 ого ин ге - гратора. Это позволяе- обеспечи.а", высокую точность рггупирования час" тоты вращения, Разгон привода осуществляется с разной инечсивносч ью, что позволяет обеспечить безударныйпуск и выход на заданную скоростьбез перерегулирования,формула изобретенияУстройство для регулирования частоты вращеия электродвигателя посг нены соотгеттвенно к прямому и инверсному выходам риггера, а выходызнака "+" и "-" блока памчти присоединены соответственно к первым входампервого н второго элементов ЗИ-НЕ,вторые входы которых присоединенык выход мультиплексора, а выходыприсоединены соответственно к вычита 45 50 ву и су:иа,ющему входам второго р.аер инно о етчика, информацион 5101520253040 яного тока, содержащее первый и второй элементы задержки, генератор эталонной частоты, триггер, ключ, блокзадания, первый счетчик, мультиплексор, блок памяти, элемент ИЛИ, цифроаналоговый преобразователь, датчикскорости, причем выход первого элемента задержки соединен с первым входом триггера, прямой выход которогоприсоединен к первому входу ключа,второй вход которого присоединен квыходу генератора эталонной частоты,а выход - к суммирующему входу первого счетчика, входы записи которогоприсоединены к выходам блока задания,выход второго элемента задержки присоединен к входу разрешения записиблока памяти, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностирегулирования частоты вращения, внего дополнительно введены делительчастоты, второй реверсивный счетчик,два элемента ЗИ-НЕ, элемент И-НЕ, инвертор, при этом первый счетчик выполнен реверсивным, а ключ выполнен пере-ключающим, инверсный выход триггераприсоединен к третьему входу ключа,четвертый вход к оторого присоединенк выходу датчика скорости, а второйвыход - к вычитающему входу первогосче 1 чика, вх, разрешения записи которого присосл;нен к выходу первогоэлемента зацер.;и, а вход установкинуля того :чет яка присоединен через ннаертор к в"оро.у входу триггера и к выходу перехода через нульпервого счетчика, информационные выходь которого присоединены к соответствуюцим входам блока памяти, входызнака "+" и "-" запо блока присоеди:хдытрс го присоединены к -ам цифраалог.аого п 1 еобразова: л, а также к вк .па .лементов ;.".,1 н ИЕ, чыходр:.отой: х присоедисоответствен:;о к третьим выходам .Де:нтов ЗИ-ПЕ, управляющие входы и,;.;тнплекс;,ра пр :-единены к соотво; таующим в,:ход. блока памяти,7 1370709а информационные входы мультиплексорачерез делитель частоты присоединецык выходу ге ератора эталонной частотыи входу второго элемента задержки,ФигФаО ЛоаО Составитель Ю. Воробьепактор Е. Копча Техред М, Ходанич орректор В. Бутяг 3 Подпцс цс е а омитета СССоткрытий 4/ кая наб.,оизводствецно-полцграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. 1 рссктцая, 4 25/52 Тираж ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушвыход которого присоедицец к входу первого элемента задержки, выход цифроаналогового преобразователя является выходом устройства.