Устройство для управления двигателем постоянного тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСГ 1 УБЛИК 3(д) Н 02 Р 5/16 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики приТомском институте автоматизированныхсистем управления и радиоэлектроники(56) 1. Авторское свидетельство СССРИ": 481476, кл. Н 02 Р 5/16, 1976.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 3314727/24-07,кл. Н 02 Р 5/16, 1982,(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее генератор тактовых импульсов,выход которого через формировательблокировочных и блок задержанных им-.пульсов подключен к входам блокапереключения, другие входы которогосоединены с выходами блока сравненияи блока изменения структуры, а выходы через триггер - с входами усилителя и блока изменения структуры, другой вход которого соединен с выходомблока задержанных импульсов, выходыусилителя соединены с управляющими.ЯО 1104630 А входами импульсных прерывателей, одни выводы которых через блок питания соединены с одним выводом двигателя, в цепь которого включен измерительный преобразователь тока, диоды, регистр, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества регулирования, в него дополнительно введены две схемы совпадения, два счетчика, реверсивный счетчик, последовательно соединенные блок задания тока, преобразователь аналог - код, дополнительный регистр, сумматор, а также преобразователь частота - код, при этом выход генератора тактовой частоты через две схемы совпадения, два счетчика, реверсивный счетчик, регистр и сумматор соединен с входом усилителя, входы блока сравнения соединены с выходами преобразователей аналог - код и частота - код, вторые .входы схем совпадения соединены с выходом триггера, а другой вывод двигателя подключен к последовательно соединенным диодам, каждый из которых включен между выводом соответствующего импульсного прерывателя и выводом блока питания.20 Изобретение относится к злек., отехнике, в частности к устройстгамдля автоматического управления элект.роприводами постоянного тока, и можетбыть использовано для регулирования5тока индуктивных нагрузок,Известно устройство для релейногорегулирования тока электродвигателя,содержащее генератор задающих импульсов, подключенный через формирователи 10блокировочных и задержанных импульсовк входам блока переключения, другиевходы которого подключены к выходамблока изменения структуры, блока сравнения текущего и заданного значенийтока якоря, блока изменения структуры,а также через усилители - к импульсному прерывателю. Ко входу блока изменения структуры подключен формирователь импульсовНедостатком устройства являетсяневысокое качество регулированиявследствие значительных пульсацийрегулируемого тока при скачкообразном изменении напряжения на нагрузке.Кроме того, при малых значенияхотносительной продолжительности включения возможно нарушение равномерного вращения двигателя.Наиболее близким по технической30сущности к изобретению является устройство для управления двигателемпостоянного тока, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого через формирователи блокировочных и задержанных импульсов подключен к входам блока переключения,другие входы которого соединены свыходами блока сравнения и блока изменения структуры, а выходы через40триггер соединены с входами усилителя и блока изменения структуры, другой вход которого соединен с выходомблока задержанных импульсов, выходыусилителя соединены с управляющимивходами импульсных прерывателей, од 45ни выводы которых через блок питаниясоединены с одним выводом двигателя,в цепь которого включен измерительный преобразователь тока, диоды, регистр,Кроме того, устройство содержитпоследовательно соединенные с регистром одновибратор, компаратор, интегратор, входом подключенный к блокуинверсии Г 2 ).Известное устройство имеет недостяточцое качество регулируемого тока, в частности существенные пульсации тока с частотой, меньшей частотысинхронизации, обусловленные инерционностью интегратора.Следствием указанного недостаткаявляется нарушение равномерности вращения двигателя, особенно ца малыхчастотах вращения.Цель изобретения - повышение качества регулирования,Поставленная цель достигается тем,что в устройство для управления двигателем постоянного тока, содержащеегенератор тактовых импульсов, выходкоторого через формирователь блокировочных и блок задержанных импульсовподключен к входам блока переключения,другие входы которого соединены с выходами блока сравнения и блока изменения структуры, а выходы через триггерс входами усилителя и блока измененияструктуры, .другой вход которого соединен с выходом блока. задержанныхимпульсов, выходы усилителя соединены с управляющими входами импульсныхпрерывателей, одни выводы которыхчерез блок питания соединены с однимвыводом двигателя, в цепь котороговключен измерительный преобразовательтока, диоды, регистр, дополнительцовведены две схемы совпадения, двасчетчика, реверсивный счетчик, последовательно соединенные блок заданиятока, преобразователь аналог - код,дополнительный регистр, сумматор,а также преобразователь частота - кодРпри этом выход генератора тактовойчастоты через две схемы совпадения,два счетчика, реверсивный счетчик,регистр и сумматор соединен с входомусилителя, входы блока сравнениясоединены с выходами преобразователейаналог - код и частоты - код, вторыевходы схем совпадения соединены свыходом триггера, а другой вывод двигателя подключен к последовательносоединенным диодам, каждый из которыхвключен между выводом соответствующего импульсного прерывателя и выводомблока питания.На фиг. 1 приведена схема устройства для управления двигателем постоянного тока; на фиг. 2 - временныедиаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство для управления двигателем.постоянного тока содержит (фиг.1)генератор 1 тактовых импульсов, выходкоторого через формирователь блокиро-,вочных 2 и блок 3 задержанных имцуль 1104630пряжение У = "1" с прямого выхода триггера 7, поступая на управляющий вход импульсных прерывателей 9, открывает его.На первые суммирующие входы сум матора 23 поступает цифровой код Е = О, записанный с выхода реверсивного счетчика 19 в регистре 14, а на вторые - значение кода Е с выхода дополнительного регистра 22, Суммарное значение кода 2 = Е + 2 с вы 3 1 2 хода сумматора 23 поразрядно усиливается и поступает на управляющие входы импульсных прерывателей 9. Следовательно, значение кода Е определяет напряжение питания Бдвигателя 11. Для получения, например, линейной зависимости напряжения У= Р(Е ) необходимо, чтобы коммутируемые напряжения блока 10 питания соответст вовали значениям(4) где Б, - значения напряженийвольтодобавочных ступе- г 5ней блока 10 питания,коммутируемых импульсными прерывателями 9;У- номинальное напряжениеД 6 НОМпитания двигателя 11. 30Напряжение питания У нп первой вольтодобавочной ступени й количество коммутируемых вольтодобавочных ступеней блока 10 питания определяется конкретными требованиями к диапазону регулирования скорости, пульсациям тока, В соответствии со значением кода 7. напряжение 31, поступающее на двигатель 11, равно40игде У /2 - минимальное значениеНД 8 номнапряжения вольтодобавочной ступени.При пуске двигателя 11 из неподвижного состояния ( у 4 0,5) ток 1 возрастает, частота Г измеритель.50 ного преобразователя тока 1 и знаг чение кода 2; увеличивается. В соответствии с формулой (2) при равенстве Е и Е, выходной импульс напряжения Б блока 5 сравнения поступает на второи вход триггера 7 (так как танавливая последний в противоположное устойчивое состояние. Напряжение 0 поступает на Входы схем 15 и 16 совпадения и, так как напряжения 029= "0"Ф Бг,= "1", то счетчик 17 прекращает йодсчет импульсов генератора 1 тактовых импульсов, а счетчик 18 - начинает . Импульсные прерыватели 9 закрываются, ток 1 двигателя 11 и частота Г измерительного преобразователя 12 тока уменьшаются. Импульс напряжения У , слег 6 дующий с постоянной частотой ГК1/Т, поступает на первый вход триггера 7, устанавливая его в первоначальное состояние. При у ) у,; ( 7 га 1 п определяется длительностью в соответствии с формулой (3) (Т - ,) 4 (Т г, на выходе счетчика 18 отсутствуют импульсы напряжения У . Значение кода31Е на выходе регистра 14 и, следовательно 2 = Е + 2 остается постоянгным.Положительным потенциалом напряжения Б с прямого выхода триггера 7 открываются импульсные прерыватели 9. Ток 1 зг двигателя 11 и частота Г измерительного преобразователя 12 тока увеличиваются. Далее процесс стабилизации тока двигателя 11 повторяется,Таким образом, при у(0,5 (первая структура управления) на открывание импульсных прерывателей 9 (на первый вход триггера 7) поступают импульсы 1326 постоянной частоты, а на закрывание (на второй вход триггера 7) импульсы Угформируемые по релейному способу. Напряжение Б питания двигателя 11 при этом равноПу ЕП 46 ном 2 Пип 4При увеличении скорости вращения двигателя 11 блок 6 изменения структуры, интегрируя текущее значение(длительности импульсов напряжений с выходов триггера 7) в течение проме жутка времени С= (3-4) Т,при достыжении г 0,5 изменяет потенциалы выходных напряжений У 4 = "0" иУ = "1". Эти напряжения, воздействуя на блок 4 переключения разрешают поступление на второй вход триггера 7 импульсов напряжения Ба на первый - импульсов напряжения 026Следовательно, при0,5 (вторая структура управления) на закрывание импульсных прерывателей 9 поступают импульсы Б постоянной частоты, а26на открывайие - импульсы Бг формируемые по релейному способу при спадании тока 1 до величины уставки 1.Процесс стабилизации тока 1 приЭгу0,5 происходит аналогичным образом, как при 7 с 0,5. Переключение структуры управления с первой на вторую и наоборот осуществляется с целью 5 сохранения частоты коммутации Т импульсных прерывателей 9 при изменении параметров нагрузки двигателя 11 или входного напряжения блока 1 О питания.При дальнейшем увеличениидо 10 т = у,с, счетчик 17, подсчитывающий импульсы генератора 1 тактовых импульсов во время действия импульса напряжения Пд с прямого выхода триггера 7, в соответствии с формулой (3) 15 заполнится и на его выходе сформирует ся импульс напряжения У, В результате значение выходного кода 2 реверсивного счетчика 19 увеличится, что приведет также к увеличению Е = 20 = 2+ Е на выходе сумматора 23.Напряжение Бна двигателе 11 возрас. тет в соответствии с формулой (5), что приведет к уменьшению у, и вышеописанный процесс стабилизации то ка 1 з при я с 0,5 повторится.При возникновении возмущающих воз. действий, например, скачкообразного увеличения входного напряжения блока 10 питания или нагрузки на валу дви гателя 11 произойдет переход со второй структуры управления импульсными прерывателями 9 на первую и уменьшение я до г , (на фиг. 2 рассмотрен случай уменьшения г до я ., при Ра- З 5 боте импульсных прерывателей 9 на первой структуре), В этом случае длительность выхода импульсов напряжения Б с прямого выхода триггера равна С, и в соответствии с формулой 40 (3) на выходе счетчика 18 сформируется импульс напряжения Ц . Поступая на вычитающий вход реверсивного счет чика 19, укаэанный импульс напряжения приводит к уменьшению кода Е а следовательно, и Е = 2. + 2 на выходе сумматора 23. Согласно формуле (5) напряжение цна двигателе 11 уменьшается, относительная продол" жительность включения я увеличивается и далее процесс стабилизации тока 1 на первой структуре управления импульсными прерывателями 9 повторяется.Таким образом, контроль относительной продолжительности включенияосуществляется в каждом периоде коммутации импульсных прерывателейУпутем измерения длительности импуль" сов с выхода триггера и, в соответствии с этим, формирование амплитуды аналогового значения питающего напряжения двигателя (4), (5). Поэтому в устройстве исключаются пульсации тока якоря с частотой, меньшей частоты коммутации, обусловленные переходом с одной нагрузочной характеристики на другую в соответствии с уравнением2 О,г" 3 Аь номип, Х ="у "я+ Се щ ф, (7)где г - активное сопротивление цепияякоря двигателя;и - скорость вращения двигателя;ф - магнитный поток двигателя;С - постоянная двигателя, что приводит к улучшению качественных показателей процесса регулирования.Кроме того, уменьшение амплитуды пульсаций тока снижает неравномерность вращения двигателя, особенно на малых частотах вращения, и улучшает гармонический состав потребляемого и регулируемого токов.1104630 2 ю Составитель Ю. ВоробьевПушненкова Техред Т.Фанта Корректор В. Гутлг еда дпис Заказ/5 шская наб атент", г. Ужгород, ул. Проектная,Филиал П 8/41 Тираж 6 ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений 3035, Москва, Ж, Ра комитета Соткрытий