Устройство для измерения внутреннего угла синхронной машины

. СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК1226331 1 К 25 И 3 )ВЖЬ,О Е ИЗОБРЕТЕН устроиство вго управления втоматическо стемах лектро риводами. Функ йства и примерго блока рово поя и умножителя ениеь тоты особенностиописании изо х работь ретения. иводятсил. ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Вологодский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР Р 700843, кл. С 01 К 25/00, 1979.Авторское свидетельство СССР 9 945822, кл, С О 1 К 25/ОО, 1982.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО УГЛА СИНХРОННОЙ МАШИНЫ (57) Изоберетение относится к измерительной технике и может быть использовано при экспериментальных исследованиях в системах управления с частот но-регулируемыми синхронными двигателями и вентильными двигателями на их основе. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений. Это достигает ся тем, что цифровой блок задержкиосуществляет смешение фазы импульсовдатчика положения непосредственно вградусном измерении, т.е. независимо от частоты вращения, т.е, позволяет проводить коррекцию датчика однократно, при установке и для любого направления вращения и режима работы, а наличие связи регистра с блоком синхронизации и наличие блока определения знака угла обеспечивает регистрацию и запоминание на каждоминтервале дискретности устройстваправильного значения внутреннего угла машины при любом режиме работы.Это позволяет использовать данное циональная схема устр схемной реализации циИзоберетение относится к измерительной технике и может быть использовано при экспериментальных исследованиях и в системах управления частотно-регулируемыми синхронными двигателями и вентильными двигателями на их основе,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений за счет того, что цифровой блок задержки осуществляет смещение фазы импульсов датчика положения непосредственно в градусной мере, т,е. независимо от частоты вращения, что позволяет проО 5 водить коррекцию датчика однократно, при установке и для любого направления вращения и режима работы, а наличие связи регистра с блоком синхро;О низации и блока определения знака угла обеспечивают регистрацию и запоминание на каждом интервале,цискретности устройства правильного значения внутреннего угла машины при любом режиме работы, что позволяет использо,вать предлагаемое устройство в систе-, мах автоматического управления электроприводами.На фиг, 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - пример реализацииЗО цифрового блока задержки; на фиг. 3 пример реализации умножителя частоты.Схема устройства для измерения внутреннего угла синхронной машины содержит датчик 1 положения, выходом 35 соединены с первым формирователем (ФДП) 2, а его выход связан с первым входом блока 3 задержки, Второй формирователь 4 выходом соединен с входом умножителя 5 частоты, Выход блока задержки связан с первым входом блока б исключения совпадений, второй вход которого соединен с выходом умножителя 5 частоты, Одновременно второй вход блока 3 задержки связан с выходом (ГсЧ умножителя частоты, на третий вход которого подведен внешний сигнал управления, а на четвертые входы 11)подается код - эквивалент величине задержки. Выходы блока 6 исключения О совпадений соединены с входами блока 7 определения знака угла, который содержит первый 8, второй 9, третий 10 и четвертый 11 элементы И, первый элемент ИЛИ 12, первый 13 и второй 14 КЯ триггеры, а выходы указанного блока соединены с входами третьего КБ-триггера 15 и с первыми входами пятого 16 и шестого / элементов И, на вторые входы которых подключены выход третьего КЯ-триггера 15. Выходы пятого и шестого элементов И через второй элемент ИЛИ 18 соединены с первым входом седьмого элемента И 19, выход которого связан со счетным входом счетчика 20, вьжодами соединенного с входами регистра 21. Кроме того, на второй вход элемента И 19 подключен выход умножителя частоты, а выход второго элемента ИЛИ 18 соединен с входом блока 22 синхронизации, выходы которого связаны с К-входом счетчика и входом "Запись" регистра 21. Выход регистра является выходом устройства.Цифровой блок 3 задержки (фиг.2) реализуется на реверсивном счетчике 23, на входы записи 11 которого подается код числа, эквивалентного требуемому углу сдвига для направления вращения двигателя, принятого условно за прямое, а на вход синхронизации подключен выход первого формирователя 2. Выход умножителя частоты Гсоединен с первыми входами восьмо= го 24 и девятого 25 элементов И, причем выход восьмого элемента И соединен с вьгчитающим входом реверсивного счетчика 23, а выход девятого элемента И 25 связан с суммирующим счетным входом (+) реверсивного счетчика 23. Кроме того, сигнал "Упр." направления вращения от системы управления приводом подведен к второму входу восьмого элемента И 24 и к входу третьего элемента ИЛИ 26, инверсный выход которого связан с вторым входом девятого элемента И 25,Умножитель 5 частоты реализован на принцип управляемого деления тактовой частоты и содержит (фиг.3) генератор 27 тактовых импульсов, выход которого соединЕн с входом делителя 28 частоты и с вычитающим счетным входом реверсивного счетчика 29, выход делителя частоты соединен с первым входом десятого элемента И 30, на ворой вход которого подключен выход второго формирователя 4, его выход связан с суммирующим вхоцом счетчика 31, выходы которого соединены с входами параллельной записи реверсивного счетчика 29, а установочный вход соединен с выходом блока 32 синхронизации. Кроме того, выход блока синхронизации соединен с входом запись предустановки реверсивно 12263го счетчика 29, а его вход связан с выходом второго формирователя 4 импульсов.Устройство работает следующим образом. 5Формирователь 2 формирует из сигналов датчика 1 положения короткие импульсы прямоугольной формы, которые через блок 3 задержки поступают на первый вход блока 6 исключения О совпадений импульсов. На второй его вход поступают короткие прямоугольные импульсы с второго формирователя 4, частота следования которых равна частоте напряжения на статоре син хронной машины.Импульсы с выходов блока 6 поступают на блок формирования импульсов, длительность которых пропорциональна внутреннему углу машины. В гене О раторном режиме работы последней импульсы на выходе блока задержки опережают импульсы на выходе второго формирователя 4. При этом на прямом выходе триггера 14 присутствует сигнал,с логическим уровнем "0", а логический уровень "1" на его инверсном выходе разрешает прохождение импульсов с первого выхода блока 6 через элемент И 8 на установочный вход триггера 15, На прямом выходе последнего устанавливается логический уровень "1" разрешающий сброс триггера 13 отстающими по фазе импульсами на втором выходе блока 6 через элементы 11 и 12, При этом на прямом выходе триггера 1535 устанавливается уровень, сигнализирующий о положительном значении внутреннего угла машины, и импульсы с прямого выхода триггера 13, длительность40 которых подлежит измерению, через элементы И 16 и ИЛИ 18 поступают на первый вход элемента И 19.При работе машины в двигательном режиме импульсы на выходе блока 3 задержки отстают от импульсов на выхо 45 де второго формироватепя 4, При этом на прямом выходе триггера 13 находится уровень логического "0", а на прямом выходе триггера 14 - импульсы, длительность которых пропорциональна50 внутреннему углу машины. На выходе триггера 15 уровень сигнализирует об отрицательном значении измеряемого угла. Импульсы с выхода триггера 14 через элементы И 17 и ИЛИ 18 поступают на первый вход элемента И 19.На второй вход того же элемента И 19 поступают импульсы с выхода бло риод между двумя соседними импульсамис блока 4 равно: 1,Г,КК ,частота тактового генератора 27;частота на выходе формирователя 4 опорных импульсов;коэффициент деления делителя 28. где ГтГ Частота импульсов обнуления счетчика 29, на вход которого поступает частота от генератора 27, равнатГсц Я+ сс+Ейл При 11 лспо 11 1 д Коэффициент деления К выбирается равДным лаСЕлл й 6 ге 6 ма 5 гол межДУ ДВУМЯ сосеДними импульсами частотойили ФДП, эл, град;йВ - необходимая точность измерения угла, эл.град. Пакеты импульсов с выхода И 19 поступают на вход счетчика 20, По заднему фронту импульса на выходе элемента ИЛИ 18 блок 22 синхронизации формирует импульс записи содержимого счетчика 20 в регистр 21, а затем импульс сброса счетчика 20, Таким образом, регистр 21 содержит код И , пропорциональный измеренному внутреннему углу 8 синхронной машины.Перед началом эксплуатации датчика необходима его начальная коррекция которая производится путем задержки импульсов с формирователя 2 блоком 3 31 4ка 5 умножителя частоты. Частота этихимпульсов пропорциональна частотеимпульсов на выходе второго формирователя 4, что позволяет измерять внутренний угол машины непосредственно вэлектрических градусах, Это обеспечивается тем, что сначала счетчиком 31определяется период следования импульсов с формирователя 4, а затем результат счета переписывается в счетчик 29,работающий на вычитание. Число импульсов, пришедших на вход счетчика 31 оттактового генератора 27 через делитель частоты 28 и элемент И 30 за пе1 111Д 1:с,20 5 122 б 3на величину угла Ь , задаваемую кодом М например с помощьк наборавтумблеров или с другого программоносителя. При этом Мд задает величину задержки непосредственно в электрических градусах,Реверсивный счетчик 23 имеет емкость, равную К . При вращениидвигателя вгеред, на управляющем входе блока 3 входе инвертора ИЛИ 26) 1011присутствует уровень логическои 1и счетные импульсы с выхода реверсивного счетчика 29 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 23,На выходе этого счетчика 23 появляется импульс обнуления при поступлениина его вычитающий вход 1 счетныхимпульсов, т.е. через время Угол коррекции Д = Г Т = д 11/Кдтаким образом не зависит от частотыГ , При изменении направления вращения на обратное на управляющий вход 25блока 3 подается уровень логического"О" и счетные импульсы с реверсивногосчетчика 29 поступают через элементИ 25 на суммирующий вход счетчика.23,чем достигается неизменность Фазы им- цпульсов на выходе блока 3 при реверсе машины,Устройство позволяет без вмешательства в монтаж выпопнять настройку для двигателей любой полюсности 35и использовать датчик положения сбольшим количеством импульсов за одиноборот диска, что уменьшает интервалы дискретности и время измерений,Здесь отстройка нулевого угла осу Ошествляется изменением кода на входесхемы задержки при произвольной установке диска датчика. Все это сокращает время подготовки устройства кработе и не требует переналадки при 45изменении ражимов работы исследуемойспи управляемой машины. Совокупностьэтих свойств дает ощутимый техникоэкономический эффект, величина которого зависит от конкретной установки, 50где используется предлагаемое устройство. формула изобретения55Устройство для измерения внутреннего угла синхронной машины, содержащее счетчик и последовательно соеди 3 6нецные датчик положения, первый Формирователь блок задержки, а также второй формирователь, вход которого соединен с источником сигнала опорной частоты, а выход с входом умножителячастоты, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения Функциональных возможностей и повышенияточности измерений в него введеныблок исключения совпадений, первыивход которого соединен с выходом блока задержки, а второй его вход - с выходом второго Формирователя импульсов,блок определения знака угла, первый ивторой входы которого соединены соответственно с выходами блока исключения совпадений, содержащий четыре элемента И, элемент ИЛИ, два ЕБ-триггера блок синхронизации, и регистр,причем первый вход блока исключениясовпадений соединен с первыми входамипервого и третьего элементов И, авторой выход блока исключения совпадения связан с первыми входами второго и четвертого элементов И, выходыпервого и второго элементов И соединены с Б-входами первого и второгоКБ-триггеров соответственно, К-входыкоторых через первый элемент ИЛИ соединены . выходами третьего и четвер 1 ого элементов И, инверсный выход первого КБ-триггера соединен с вторымвходом второго элемента И, а его прямой выход связан с вторым входом четвертого элемента И, инверсный выходвторого ВБ-триггера соединен с вторым входом первого элемента И, а его прямой выход - с вторым входом третьего элемента И, первый выход блока определения знака угла соединен с выходом первого элемента И и Б-входомвведенчого третьего ЕБ-триггера. авторой его выход - с выходом второгоэлемента И и Е-входом третьего 1 Бтриггера, прямой выход которого соединен с первым входом гятого введенного элемента И, на второй вход которого подключен прямой выход первогоБ-триггера, а инверсный выход третьего ЕБ-триггера соединен с первым входом шестого введенного элемента И,к второму входу которого подключенпрямой выход второго КБ-триггера, выходы пятого и шестого элементов Ичерез второй введенный элемент ИЛИсоединены с первым вхоцом седьмоговведенного элемента И и с входомблока синхронизации, причем выход ум ножителя частоты соединен с вторымвходом седьмого элемента И с вторымвходом блока задержки, выход седьмого элемента И соединен со счетнымвходом счетчика, установочный входкоторого соединен с первым выходомблока синхронизации, выход "Запись" 226331регистра соединен с вторым выходом блока синхронизации, а третий вход блока задержки подключен к шине управляющих сигналов, а четвертые входы блока задержки соединены с кодовой шиной, определяющей величину задержки.1226331 Составитель В,НубииТехред Л.Олейник Корректор М.Максимишинец Редактор Р.Цицика Заказ 2125/42 Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5