Устройство для управления двухфазным асинхронным электродвигателем

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СфветсннкСфцналнстнчвсннкРеспублнн ц 868962(23) Приоритет -Опубликовано 30.09.81. бюллетень М 36 9 еудвретюай кеяетет СССР ю девам юебретекве е етврытейДата опубликования еянсаяяя 30.09.81 П. Д. Руднев, В. С, Покровский, В, АС. Н. Воронцов, К, Е. Чуприн, В. И. 1 агул 1 ен; .и А, И. Буртов(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХФАЗНЫИ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах исполнительных механизмов. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления5 двухфазным асинхронным двигателем, содержащее блок управления, Й-разрядный счетчик, два статических триггера, элемент И, коммутатор.н усилителье мощности, причем один иэ выходов блока управления соединен с управляющими входами Й-разрядного счетчика, другой выход - с одним из входов первого статического триггера а третий выФ15 ход - с одним из входов элемента И, другой вход которого связан с выходом первого статического триггера, выход второго статического триггера подключен к одному из входом коммутатора, другой вход которого связан с четвертым выходом блока управления, а два выхода подключены к двум входам усилителя мощности, третий вход которого 2соединен со входом блока управления иисточником опорного напряжения, а первый.и второй выходы связаны с выходами устройства Г 13 .Недостатком известного устройстваявляется низкое быстродействие, таккак оно работает с цикличностые, равной половине периода опорного переменного напряжения, питающего двигательи, таким образом, вносит в системууправления механизмом запаздЫвания,максимальная величина которых можетбыть равна в , где иг- круговая частоУофта опорного напряжения.Цель изобретения - увеличение быстродействия,Поставленная цель достигается тем,что в устройство для управления двухфазным асинхронньот двигателем, содержащве блок управления, Й-разрядныйдвоичный счетчик, один вход которогосоединен с первым выходом блока управления, первый статический триггер,один вход которого соединен со вторым .868962 выходом блока управления, а выход - с одним входом элемента И, другой вход которого соединен с третьим выходом блока управления, коммутатор, один вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, а дру ой вход - с выходом второго статического триггера, усилитель мощности, два входа которого соединены с двумя выходами коммутатора, а третий вход со р единен со входом блока управления и источником опорного переменного напряжения, два выхода усилителя мощности подключены к обмоткам статора асинхронного электродвигателя, введены до-полнительный блок управлетия, мультиплексор, причем пятый выход блока управления соединен со счетным входом М-разрядного двоичного развертывающего счетчика, М-импульсных выходов которого соединены с М-первыми входами мультиплексора, М-вторых входов которого подключены к входным клеммам дополнительного блока управления, а выход соединен с другим входом первого статического триггера, выход которого соединен с одним из входов второго статического триггера, другой вход которого соединен с выходом элемента И.ЗО Блок управления состоит из генератора тактовых импульсов, распределителя импульсов, трех блоков синхронизации, делителя частоты, элемента ИЛИ,35элемента НЕ и триггера Шмитта, причемвыход генератора соединен со входомраспределителя импульсов, первый выход которого подключен ко второму выходу блока управления и к одним вхо 40дам первого и второго блока синхронизации, выходы которых соединены совходами элемента ИЛИ, выходом подключенный к первому выходу блока управления и одному входу делителя частоты,45другой счетный вход которого соединенсо вторым выходом распределителя импульсов, а выход - с пятым выходомблока управления и с одним из входовтретьего блока синхронизации, другойвход которого связан с третьим выходомраспределителя импульсов, а выход - стретьим выходом блока управления, входкоторого соединен со входом триггераШмитта, выходом .:связанного с другимвходом первого блока синхронизациии через элемент НЕ с другим входомвторого блока синхронизации и четвер"тым выходом блока управления,4На чертеже изображена блок-схемапредлагаемого устройства,Устройства для управления двухфазным асинхронным двигателем содержитблок 2 управления, предназначенныйдля формирования сигналов управленияработой устройства и первый выход которого соединен со входом установкив "0", развертывающий счетчик 2, вырабатывающий М-ортогональных импульсныхпоследовательностей и состоящий издвоичного счетчика М-счетных триггеров 3, счетный вход которого, являющийся счетным входом развертывающегосчетчика 2, связан с пятым выходомблока 1 управления, а входы установкив 0 счетных триггеров 3 объединены иподключены ко входу установки в "0"развертывающего счетчика 2,и М формирователей 4 импульсов, Входы формирователей 4 импульсов связаны с выходами М-счетных триггеров 3 двоичногосчетчика, а выход через импульсныевыходы развертывающего счетчика 2- сМ-первыми входами мультиплексора 5,Вторые М-входы мультиплексора 5, коммутирующего импульсные последовательности, вырабатываемые развертывающимсчетчиком 2, соединены с М входами дополнительного блока 6 управления, авыход связан с одним входом первогостатического триггера 7, Другой входпервого статического триггера 7 соединен со вторым выходом блока 1 управления, а выход - с одним входом элемента И 8, другой вход которого связан стретьим выходом блока 1 управления, иодним входом второго статическоготриггера 9 другой вход которого подключен к выходу элемента И 8, а выходк одному входу коммутатора 10, Одиниз входов коммутатора 10, формирующего реверс двигателя и выполненного накомбинационных логических схемах, соединен с клеммой 11, на которой имеется управляющий сигнал А переменногознака, другой вход - с четвертым выходом блока 1 управления, а два выхода - к двум входам усилителя 12 мощности. Третий вход усилителя 12 мощности, обеспечивающего усиление по току и напряжению сигналов управления,поступающих с выходов устройства вобмотки управления двигателя, связансо входом блока 1 управления и источником 13 опорного напряжения, а двавыхода подключены к выходным клеммам14 и 15 обмоток статора асинхронногоэлектродвигателя.5 8689Блок 1 управления состоит нз генератора 16 тактовых импульсов, вырабатывающего тактовые импульсы высокой частоты, выход которого соединен со входом распределителя 17 импульсов, формирующего три последовательности тактовых импульсов, первый выход которого связан с синхронизирующими входами первого 18 и второго 9 блоков синхронизации и вторым выходом О блока 1 управления, второй выход - со счетным входом делителя 20 частоты, а третий выход - с синхронизирующим входом третьего блока 21 синхронизации. Выходы первого 18 и второго 19 блоков синхронизации подключены к двум входам элемента ИЛИ 22, выход которого соединен с первым выходом блока управления и со входом установки "1" делителя 20 частоты. Выход делителя 20 частоты связан с пятым выходом блока 1 управления и с синхронизируемым входом третьего блока 21 синхронизации, выход которого соединен с третьим выходом блока 1 управления, Вход д 5 блока 1 управления подключен ко входу триггера Шмитта 23, выход которого связан с синхронизируемым входом первого блока 18 синхронизации и через схему НЕ 24 - с синхронизируемым вхоЗОдом второго блока 19 синхронизации и четвертым выходом блока 1 управления,Устройство работает следующим образом.Распределитель 17 импульсов форми 35 рует из последовательности тактовыхимпульсов высокой частоты, вырабатываемых генератором 16 тактовых импульсов, три последовательности тактовых импульсов ТИ, ТИи ТИс часто 4 О тами Гт = Г. = 1-причем погрешности в работе устройства будуттем меньше, чем Гт,ъГоп, где1 1- частота опорного напряжения Орп 1 питающего асинхронный двигатель. Пос."45 ледовательность ТИ, поступающая спервого выхода распределителя 17 импульсов через второй выход блока 1 управления на один вход первого статического триггера 7, сбрасывает первый статический триггер 7, при этом на его выходе устанавливается логическая "1", открывая элемент И 8, а второй статический триггер 9 остается в положении, в котором находился досброса первого статического триггера 7, Кроме того, последовательность ТИ, в качестве синхронизирующих импульсов, поступает на сннхронизирующие62 6 входы первого 18 и второго 19 блоков синхронизации, а последовательность ТИс третьего выхода распределителя 7 импульсов, в качестве синхронизиру" ющих импульсов, - на синхронизируюпий вход третьего блока 21 синхронизации. Последовательность ТИсо второго. выхода распределителя 17 импульсов поступает на счетный вход двоичного делителя 20 частоты, который вырабатыввет последовательность счетных ныпульсов с частотой Гьи в Пнуен (длительность импульсов последовательности счетных импульсов равна длительности импульсов последовательности ТИ). Последовательность счетных импульсов частоты 1 сц с выхода делителя 20 частоты через пятый выход блока 1 управления поступает на счетный вход развертывающего счетчика 2 и на синхронизируемый вход третьего блока 21 синхронизации, с выхода которого через третий выход блока 1 управления на вход элемента И 8 проходят импуль-сы с частотой 1 с, синхронизированные последовательностью тактовых импульсов ТИ. Триггер Шмитта 23, вход которого через вход блока 1 управления, связанный с источником 3 опорного переменного напряжения 00,1 у вырабатывает сигнал фазы опорного напряжения в виде последовательности импульсов частаты Гоп со скважностью 2, передний и задний фронты которых совпадают с моментом перехода Ооп через ноль. Импульсы с выхода триггера Шмитта 23 поступают на синхронизируемый вход первого . блока 18 синхронизации, а после инверсии на элементе НЕ 24 - на синхронизируемый вход второго блока 19 синхронизации и через четвертый в ,од блока 1 управления - на первый вход коммутатора 10. Первый 18 и второй 19 блоки синхронизации по переднему фронту импульсов, поступающих на их синхронизируемые входы, вырабатывают импульсы, синхронизированные с последовательностью ТИ- и поступающие на входы элемента ИЛИ 22, С выхода элемента ИЛИ 22 на вход установки в "1 "делителя 20 частоты и через первый выход блока 1 управления на вход установки в "0", развертывающего счетчика .2 в момент перехода опорного напряжения Ооп через ноль приходят импульсы с частотой 2, синхронизирован-. ные с последовательностью ТИ. Первый импульс последовательности ТИ, пришедший со второго выхода распредежайшего импульса последовательностиТИтриггер 7 перебрасывается в "1",открывая элемент И 8. При отсутствииимпульса с выхода мультиплексора 5импульс с выхода третьего блока 21синхронизации, пройдет через элементИ 8 и перебросит второй статическийтриггер 9 в "0", при этом на третийвход коммутатора 10 поступит логический "0", Таким образом, на третий входкоммутатора 1 О поступают импульсы,количество, расположение и длительность которых на полупериоде опорногонапряжения Оо зависит от величины кода числа управляющего сигнала А. Коммутатор 1 О, формирующий реверс двигателя, выполнен на комбинационных логических схемах и для Формированиясигналов на двух своих выходах использует сигналы, поступающие на первыйего вход с четвертого выхода блока 1управления сигнал фазы опорного напРЯжениЯ 00 р на втоРой вход - с клеммы 11 знака управляющего сигнала А ина третий вход - с выхода второго статического триггера 9, Первый и второйвыходы коммутатора 10 связаны со входами логическими зависимостями видал е(ху е х у) и А 1 х Гихл у +х.ут, где Е, и а- сигналы на нервом и втором выходах коммутатора 10,у, х и г - сигналы на первом, втором,и третьем входах коммутатора 10, Сигналы с первого и второго выходов коммутатора 1 О усиливаются с помощью усилителя 12 мощности по току и напряжению до величины, необходимой по условиям работы двигателя, и выводятся иэустройства через выходные клеммы 14и 15,Таким образом, в предлагаемом устройстве формирование выходных сигналов,пропорциональных полученному воздействию, рачнется не позже чем черезги 1 Ггевход устройства управляющего сигналаА, т. е. в (2 - 1) раз быстрее поЯ+1сравнению с известным устройством,Формула изобретения 1. Устройство для управления двухфазным асинхронным электродвигателем, содержащее блок управления, М-разрядный двоичный развертывающий счетчик, один вход которого соединен с первым выходом блока управления, первый статический триггер, одиг вход которого 7 8689 б 2 8лителя 17 импульсов на счетный входделителя 20 частоты после установкиделителя 20 чоты в УУ 1ки в "0" М-счетных триггеров 3 развертывакпцего счетчика 2, переводит делитель 20 частоты в "0", а импульспереполнения с. его выхода поступаетчерез пятый выход блока 1 управленйяна счетный вход развертывающего счетчика 2, устанавливая младший разряд 10двоичного счетчика в "1". Импульсы свыхода делителя 20 частоты, заполняютдважды за полупериод опорного напряжения 00 П двоичный счетчик развертывающего счетчика 2, вырабатывающего 15М-ортогональных последовательностейимпульсов,.длительность которых равна длительности импульсов последовательности ТИ, а частбта следованиякратна 2 г, где г = 1, 2 М, Ортого- щнальные последовательности импульсовв развертывающем счетчике 2 импульсов формируются М формирователями 4импульсов в момент изменения состояния М-счетных триггеров 3 с "0" в д"1" и поступают, через импульсные выходы развертывающего счетчика 2 наМ-.первые входы мультипле сора 5. Навторые входы мультиплексора 5, коммутирующего ортогональные последовательности, подается с входных клеммдополнительного блока б управленияМ-разрядный прямой код числа управляющего сигнала А таким образом, чтоипадший РазРяд кода числа управляющего сигнала А управляет подключениемна выход мультиплексора 5 последовательности импульсов, формируемой фор"мирователем 4 импульсов, связанным свыходом М-ого разряда двоичного счет 40чика развертывающего счетчика 2, аМ-ый разряд кода числа управляющегосигнала А последовательности импульсов, Формируемых формирователем 4,связанным с выходом первого разряда45двоичного счетчика. Импульсы с выходамультиплексора 5 поступают на входпервого статического триггера 7, устанавливая на его выходе логический"0" при этом второй статический триг)я и 50гер 9 перебрасывается в "1", т, е, натретий вход коммутатора 10 поступаетлогическая 1", и запирается элементИ 8, запрещая прохождение на вход второго статического триггера 9 импульса,поступающего с выхода третьего блока21 синхронизации через третий выходблока 1 управления. С приходом на входпервого статического триггера 7 бли62 10ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит генератор тактовых импульсов, распределитель импульсов,три блока синхронизации, элементыИЛИ и НЕ, делитель частоты и триггерШмитта, причем генератор тактовых импульсов соединен со входом распределителя импульсов, первый выход которого подключен ко второму выходублока управления и к одним входам первого и второго блока синхронизации,выходы которых соединены со входамиэлемента ИЛИ, выходом подключенный кпервому выходу блока управления и одному входу делителя частоты, другойсчетный вход которого соединен со вторым выходом распределителя импульсов,а выход - с пятым выходом блока управления и с одним из входов третьегоблока синхронизации, другой вход которого связан с третьим выходом распределителя импульсов, а выход - стретьим выходом блока управления, входкоторого соединен со входом триггераШмитта, выходом связанного с другимвходом первого блока синхронизации ичерез элемент НЕ с другим входом второго блока синхронизации и четвертымвыходом блока управления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 649117, кл. Н 02 Р 7(58, 1975. 9 8689 соединен со вторым выходом блока управления, а выход - с одним входом элемента И, другой вход которого соединен с третьим выходом блока управления, коммутатор, один вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, а другой вход - с выходом второго статического триггера, усилитель мощности, два входа, которого соединены с двумя выходами коммутатора, 10 а третий вход соединен со входом блока управления и источником опорного переменного напряжения, два выхода усилителя мощности подключены к обмоткам статора асинхронного электродвигателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия в него введены дополнительный блок управйения, мультиплексор, причем пятый выход блока управления соединен со счетным входом М-разрядного двоичного развертывающего счетчика, М-импульсных выходов которого соединены с М-первыми входами мультиплексора, Й-вторых входов которого подключены к входным клеммам дополнительного блока управления, а выход соединен с другим входом первого статического триггера, выход которого соединен с одним из входов второго статического30триггера, другой вход которого соединен с выходом элемента И.2. Устройство по п. 1, о т л и -вн 8689 б 2 каз 835)/81 Тирак 733 Подпис ал ППП "Патент", г. Ужгооод. ул. Проектн