Цифровой электропривод

(51)4 Н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 5 й ИВЕ%41 Цт 1 Д. Г) ) дРЦ Е 1 Б"40:.,А.07.89. Бюл. В 27А,Красоткин и Н.Н,федоренко1.316.718,5 (088.8)торское свидетельство СССР33, кл. Н 02 Р 5/06, 1984.рское свидетельство СССР25, кл. Н 02 Р 5/06, 1984. 54) ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД относится к электроыть использовано в(57) Из технике цифровом диапазо Цель и бретен оже(53) 62 (56) Ав 9 11764Авто У 11691 электроприводе с широким м стабилизируемых скоросте бретения - повышение точ ности стабилизации скорости ибыстродействия за счет обеспеченияпрограммно-управляемого регулирования тока двигателя. Поставленнаяцель достигается за счет применениядешифратора 6, позволяющего оценитьвеличину отклонения стабипиэируемогопараметра от номинала и в зависимостот этого изменить содержимое реверсивного счетчика 9 на единицу или надва за один цикл измерения. Еслиотклонение равно нулю, содержимоесчетчика 9 не изменяется. Таким образом при сохранении закона регулирования повышается точность и динамические параметры электропривода.13 ил3 149596Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цифровом электроприводе с широким диапазоном стабилизируемых скоростей.Цель изобретения - повышение точности стабилизации скорости и быстродействия за счет обеспечения программно-управляемого регулирования тока двигателяНа фиг.1 приведена блок-схема цифрового электропривода., на фиг.2 - функциональная схема Формирователя импульсов; на Фиг.3 - схема счетчика импульсов; на фиг.4 - схема дешифратора; на фиг.5 - таблица размещения зон адресов и эон команд дешифратора; на фиг.б - схема запоминающего регистра; на фиг.7 - схема узла уп равления; на фиг.8 - схема реверсивного счетчика; на Фиг.9 - схема элсмента сравнения; на фиг.10 - схема ключевого элемента; на фиг,.11 - временные диаграммы работы цифрового 25 электропривода в номинальном режиме "Скорость равна заданной"; на Фиг.12- временные диаграммы работы электро- привода в режиме Скорость вращения меньше номинальной"; на фиг.13 - вре менные диаграммы работы электропри- вода в режиме Скорость вращения незначительно выше номинальной".Цифровой электропривод (фиг.1) содержит электродвигатель 1 с датчиком 2 скорости, задающий генератор 3, формирователь 4 импульсов с тремя выходами, счетчик 5, дешифратор 6, запоминающий регистр 7, узел 8 управления, реверсивный счетчик 9, элемент 40 10 сравнения, ключевой элемент 11. Электропривод имеет выходы 12-14 и входы 15-22 узла управления.При этом вход формирователя 4 импульсов подключен к выходу датчика 2 скорости, первый выход формирователя 4 импульсов соединен со сбрасывающим входом счетчика 5, второй выход формирователя 4 импульсов соединен с первым и пятым входами узла 8 управления и записывающим входом запоминающего регистра 7, третий выход формирователя импульсов соединен с третьим и седьмым входами узла 8 управления, выход задающего генератора 3 подключен к счетному входу счетчика 5, информационные выходы которого соединены с входами дешифратора 6 и первой группой входов элемента б 110 сравнения, информационные входызапоминающего регистра 7 подключенык группе выходов дешифратора 6, авыходы запоминающего регистра 7 подключены соотве,ственно к второму,четвертому, шестому и восьмому входам узла 8 управления, первый выходкоторого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 9, а второй выход соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 9, при этоминформационные выходы реверсивногосчетчика подключены к второй группевходов элемента 10 сравнения, выходкоторого соединен с входом ключевогоэлемента 11.формирователь импульсов 4 (фиг.2)содержит триггеры 23-25, элементыНЕ 26-31, элемент Ю 1 И 32 и предназначен для Формирования трех групп импульсов 12-14, которые производятследующие операции: 12 - обнулениесчетчика 5, 13 - запись информациис выхода дешифратора 6 в запоминающий регистр 7, 14 - формированиедвух уровней управления на входе узла 8 управления в виде одиночногои сдвоенного импульсов,Счетчик 5 может быть выполнен,например, на элементах 33 и 34,Микропрограмма, записанная в дешифраторе 6, позволяет осуществитьплавный разгон двигателя до номинальной скорости и поддержание номинальной скорости с заданной точностью путем программно-управляемого регулирования тока двигателя,Микропрограмма, записанная в дешифраторе 6, включает в себя следующиекоманды: а - поддержание тока двигателя на имеющемся уровне (скоростьвращения двигателя номинальная);б - незначительное увеличение токадвигателя (скорость вращения незначительно ниже номинальной 1,5 д(Ч) 7 О, ббпр); в - незначительноеуменьшение тока двигателя (скоростьвращения незначительно выше номинальной (Ч-Чом) З 0,668); г - увеличение тока двигателя (скоростьвращения ниже номинальной (Ч -Ч , )7,71,5 ); д - уменьшение тока двигателя (скорость вращения двигателявыше номинальной (Ч Чиом) 3 1 е 5 ) ве - защитная зона,Команды б, в, г, и д представляют собой сочетание логической "1",записанной в одном из разрядов б -Я 1, 14959666в - ЯЗ,г - Ц 2 и д - Я 4 дешифратора6 и логического "0", записанных востальных разрядах дешифратора 6.Середина зоны адресов команды а(-А ) определяется соотношениемн3А = -- , при этом должно выполнятьн,рТся отношение А = -- , где Т - перивН Т ф Вод импульсов датчика скорости, соответствующий номинальной скорости вращения. двигателя, Т, - период импульсов заданного генератора 3,Ширина зоны адресов команд а, б12 15и в равна 2 Д где Л = -- Ф. УвелиФ3чение ширины зоны команд может привести к снижению быстродействия (зоны команд б и в) и накоплению статической.ошибки (зона а), а уменьшение ширины зоны приводит к появлениюавтоколебаний при достижении номинальной скорости цифрового электропривода, 25Для поддержания требуемой скорости вращения с погрешностью разрядности входа (адреса) дешифратора 6должна быть равна А ) 1,2 А, а разрядность выхода (длина слова) дешифратора 6 должна быть равна 2 ш, гдеш - количество уровней управленияна входе узла 8 управления.Узел 8 управления (фиг.7) состоит из группы входов 15-22 и изэлементов И-ИЛИ-НЕ 35-36. 35Реверсивный счетчик 9 (фиг.8) можно реализовать на счетчиках 37 и 38,резисторе 39 и конденсаторе 40.Элемент сравнения 10 можно реали 40зовать на цифровых компараторах 41и 42 (фиг,9).Ключевой элемент 11 (фиг10) состоит из элемента 2 И 43, диода 44,резисторов 45 и 46, диода 47, конденсатора 48, транзистора 49.Цифровой электропривод работаетследующим образом.В момент включения в старший разряд реверсивного счетчика 9 записывается логическая "1", в другие разряды - логический "0", одновременноот задающего генератора 3 запускается счетчик 5.Сигналы с выхода реверсивногосчетчика 9 (фиг.1 м, 12 м и 13 м) и55счетчика 5 сравниваются на элементе10 сравнения, с выхода которого выдается импульс (фиг. 11 н, 12 н и 13 н) на ключевой элемент 11, Длительность импульса определяется моментом сравнения чисел на выходах счетчиков 5 и 9 и импульсов с Формирователя 4 импульсов, сбрасывающих счетчик 5галсеКлючевой элемент 11 подключает электродвигатель 1 к источнику питания. Электродвигатель 1 начинает вращаться и с датчика 2 скорости на вход формирователя 4 импульсов поступают импульсы, пропорциональные скорости вращения двигателя 1 (Фиг,11 а, 12 а и 13 а).По поступлению группы импульсов с формирователя 4 импульсов происходит запись в запоминающий регистр 7 выходных сигналов с дешифратора 6 (фиг.11 е,ж,з,и). Одновременно с формирователя 4 импульсов на узел 8 управления приходят сигналы одиночного (фиг11 б, 2 б и 13 б) и сдвоенного импульсов (фиг.11 в, 12 в и 13 в) и в соответствии с сигналами на выходе запоминающего регистра 7 они поступают на входы реверсивного счетчика 9 (фиг.11 к,л), изменяя его выходное число на единицу (фиг.13 м) или двойку (Фиг. 12 м) в зависимости от направления и величины отклонения от номинальной скорости.На первоначальном неуправляемом участке разгона (до 1/3 номинальной скорости). изменение числа в реверсивном счетчике 9 может не соответствовать реальной ситуации. С целью сокращения этого участка и сохранения плавности разгона в дешифраторе 6 предусмотрены защитные эоны Г 2 и Е, используемые при переполнении счетчика 5.Неуправляемый разгон цифрового электропривода заканчивается выходом окончания счета счетчиком 5 взоне Г 2 (скорость ниже номинальногозначения). В этом режиме при увеличении числа на выходе реверсивного счетчика 9 (фиг.12 м) изменяется и длительность сигнала на выходе сравнивающего элемента 10 (фиг.12 н) и тем самым увеличивается длительность импульса на ключевом элементе 11, что приводит к увеличению тока двигателя 1 и к увеличению скорости его вращения.Когда скорость достигает номинального значения (или отклонение скорости от заданной величины не превышает2/3 допустимого отклонения), то значение числа в реверсивном счетчике 9 (фиг.11 м), а следовательно, и среднее значение тока,.протекающего через5 электродвигатель 1, остается неизменным.В случае увеличения скорости электродвигателяпроисходит уменьшение числа на выходе реверсивного счетчика 9 (фиг.13 м), уменьшается длительность импульса на ключевом элементе 11 (фиг,13 н), что приводит к уменьшению скорости вращения двигателя 1.На фиг.11 г 12 г и 13 г и фиг.11 д,12 д и 13 д показаны, соответственно, импульсы на выходе 12 блока 4, на выходе счетчика 5.При отклонении скорости от номинапьной на величинучисло на выходе реверсивного счетчика 9 меняется на 1, при отклонении скорости на величину свыше 1,5 число на выходе реверсивного счетчика 9 меняется на два25Такое управление реверсивным счетчиком 9 позволяет сочетать быстродействие привода при больших отклонениях скорости при разгоне или значительных внешних воздействиях (например, скачкообразном изменении напряжения питания электродвигателя 1) с высокой точностью стабилизации скороати при условии отсутствия значительных внешних воздействий.Предлагаемый объем оборудования цифрового электропривода является минимальным. При использовании в качестве дешифратора 6 микросхемы емкостью 256-4-разрядных слов и характеристиками А=200, 2 Л=Зразря 40 да достигается точность поддержания номинальной скорости 8 =1,2-1,57.Для повышения точности стабилизации должен быть увеличен объем памяти микросхемы ПЗУ, используемой в45 качестве дешифратора, увеличено число уровней управления формирователя 4 импульсов и, соответственно, увеличено число разрядов запоминающегорегистра 1 и узла 8 управления.Формула изобретенияЦифровой электропривод, содержащий электродвигатель с датчиком скорости, задающий генератор, дешифратор, реверсивный счетчик, ключевой элемент, к выходу которого подключен электродвигатель, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности стабилизации и быстродействия за счет обеспечения программно-управляемого регулирования тока двигателя, в него введены формирователь импульсов, счетчик, запоминающий регистр, узел управления, элемент сравнения, при этом вход формирователя импульсов подключен к выходу датчика скорости, первый выход формирователя импульсов соединен со сбрасывающим входом счетчика, второй выход формирователя импульсов - с первым и пятым входами узла управления и с записывающим входом запоминающего регистра, третий выход формирователя импульсов - с третьим и седьмым входами узла управления, выход задающего генератора подключен к счетному входу счетчика, информационные выходы которого соединены с входами дешифратора и первой группой входов элемента сравнения, информационные входы запоминающего регистра подключены к группе выходов дешифратора, выходы запоминающего регистра- соответственно к второму, четвертому, шестому и восьмому входам узла управления, первый выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, а второй выход - с вычитающим входом реверсивного счетчика, при этом информационные, выходы реверсивного счетчика подключены к второй группе входов элемента сравнения, выход которого соединен с входом ключевого элемента.1495966 а Р у Е Ж и Фию оставитель А.Палагутиехред М.Ходанич Редактор М,Блана Корректор Н, Г уньк о Заказ 4285/55ВНИИПИ Государ Тираж 550 дписное ткрытиям при ГКНТ СССР д. 4/5 омитета по изобретениям и о осква, Ж, Раушская наб.,венного113035,Гагарина,Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгор