SU1117809A1 - Цифровой электропривод посто нного тока - Google Patents

Abstract

1. ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД .ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий электродвигатель с импульсным датчиком и измерителем частоты вращени , подключенный к выходу широтно-импульсного преобразовател , входом соединенного с широтно-импульсным модул тором , подключенным к выходам m старших разр дов цифрового регул тора частоты, первый вход которого соеди нен с выходом блока задани , а второй - с выходом измерител  частоты вращени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности регулировани  частоты вращени , в него введен блок накоплени  младп их разр дов, входы которого подключены к выходам п младших разр дов цифрового регул тора частоты, а выход к другому входу широтно-импульсного модул тора. 2. Электропривод по п.1, о т л и чающийс .  тем, что блок накоплени  младших разр дов содержит (Л последовательно соединенные сумматор , п входов которого образуют входы блока накоплени  младших разр дов , первый элемент задержки и триггер, выход которого образует выход блока накоплени  младших разр дов , а к входу сброса триггера подключен второй элемент задержки.

Description

f 11 Изобретение относитс  к электро-, технике и может быть использовано в системах числового программного управлени  электроприводами посто нного тока, в цифровых высокоточных системах стабилизации скорости. Известен цифровой электропривод посто нного тока, содержащий электро двигатель, подключенньй к транзистор ному преобразователю и снабженный импульсным датчиком угла поворота вала. Требуема  частота вращени  электродвигател  задаетс  здесь в цифровом виде с помощью микропроцессора . При высокой частоте вращени  регулирование осуществл етс  путем подсчета числа импульсов датчика угл поворота вала за заданное врем  измерени , при низкой - определением длительности периода. Микропроцессор используетс  дл  расчета фактических значений определ емых параметров, дл  вьдачи алгоритмов управлени  и формировани  сигналов, управлени  lj Недостатком данного электропривода  вл етс  низка  точность регулиро вани  частоты вращени  электродвигател . Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  циф ровой электропривод посто нного тока содержащий электродвигатель с импуль сным датчиком и измерителем частоты вращени , подключенный к выходу широтно-импульсного преобразовател , входом соединенного с широтно-ймпуль сным модул тором, подключенным к выходам m старших разр дов цифровог регул тора частоты, первый вход кото рого соединен с выходом блока задани , а второй - с выходом измерител  частоты вращени  2j . Недостаток известного электропривода также заключаетс  в низкой точности регулировани  частоты вращени  Цифровой широтно-импульсный модул тор с двусторонней модул цией имеет восьмнразр дньй вход, определ  ющий длину выходного слова цифрового регул тора частоты, а также значение шага квантовани  относитель но длины импульса 1/256. Наличие квантовани  с указанной разр дностью выходного слова цифрового регул тора частоты неизбежно приводит к автоколебани м с амплитудой не менее одной дискреты, что составл ет 0,4% от всего диапазона регулировани  напр жени  на  коре электродвигател . 2 Кроме того, разр дность выходного слова в известном электроприводе жестко св зана с динамическими свой- ствами широтно-импульсного преобразовател  (ШИП) и цифрового регул тора частоты. Увеличение же разр дности, с одной сторонБ, ограничено быстродействием микросхем, с другой - ростом тепловык потерь при переключении силовых ключей в ШИПе. Целью изобретени   вл етс  повышение точности регулировани  частоты вращени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в цифровой электропривод посто нного тока, содержащий электродвигатель с импульсным датчиком и измерителем частоты вращени , подключенный к выходу широтно-импульсного преобразовател , входом соединенного с широтно-импульсным модул тором , подключенным к выходам m старщйх разр дов цифрового регул - тора частоты, первый вход которо- , го соединен с выходом блока зада- . ни , а второй - с выходом измерител  частоты вращени , введен блок накоплени  младших разр дов, входы которого подключены к выходам п младших разр дов цифрового регул тора частоты, а выход - к другому входу широтно-импульсного модул тора. Влок накоплени  младших разр дов содержит последовательно соединенные сумматор, п входов которого образуют входы блока накоплени  младших разр дов, первый элемент задержки и триггер, вход KOTopioro образует выход блока накоплени  младших разр дов, а к входу сброса триггера подключен второй элемент задержки. На фиг. 1 изображена блок-схема цифрового электропривода посто нного тока; на фиг. 2 - структурна  схема блока накоплени  младших разр дов и широтно-импульсного модул тора. Цифровой электропривод посто нного тока содержит электродвигатель 1 с импульсным датчиком 2 и измерителем 3 частоты вращени , подключенный к выходу широтно-импульсного преобразовател  4, входом соединенного с широтно-импульсным модул тором 5, под- ключенным к выходам га старших разр дов цифрового регул тора 6 частоты, первый вход которого соединен с блоком задани  (не показан), а второй с выходом измерител  3 частоты вращени  . Блок 7 накоплени  младших разр дов входами подключен к выходам п младших разр дов цифрового регул тора 6 частоты, а выходом - к другому входу широтно-импульсного модул тора 5. Блок 7 накоплени  мпадпих разр дов содержит последовательно соединенные сумматор 8, п входов которого образуют входы блока 7 накоплени  младших разр дов, первый элемент 9 задержки и триггер 10, выход которого образует выход блока 7 накоплени  младших разр дов, а к входу сброса триггера 10 подключен второй элемент Т1 задержки, св занный с шиной Пуск широтно-импульсного модул тора , которьй может быть выполнен , например, на регистре 12, входы которого образуют m входов широтноимпульсного модул тора 5, подключенных в месте со счетчиком 13 к шине Пуск, при этом выходы регистра 12 .и счетчика 13 соединены с блоком 14 сравнени , св занным с логическим элементом 2И-ИЛИ 15 и с D-триггером 16, подключенным к двум логическим элементам И 17 и 18, образующим выход широтно-импульсного модул тора 5, и к генератору 19. Другие входы логических элементов И 17 и 18 св за ны соответственно с регистром 12 неп средственно и через логический элемент НЕ 20. . Цифровой электропривод посто нного тока работает следующим образом . На вход цифрового регул тора .6 частоты (фиг. 1) поступает информаци  о коде задани  частоты вращени  и реальной (фактической) частоте вращени  электродвигател  1. Цифровой регул тор 6 частоты, обработав полученную информацию, вьщает управ л ющее воздействие в виде кода разр дностью т+п разр дов, причем m старших разр дов подаютс  на входы широтно-импульсного модул тора 5 (ш-й разр д вьщел етс  под знаковый а п младших - на входы блока 7 нако лени  младших разр дов. Информаци  с блока 7 накоплени  младших разр дов поступает на вход широтно-импул сного модул тора 5 через К-периодов ( циклов), причем число К определ ет с  из выражени  К-М 2, где М число , заданное на входах блока 7 накоплени  младших разр дов, an-.

число его разр дов (входов). Это происходит следующим образом. На кодовые входы регистра 12 (фиг. 2) и сумматора 8 подаетс  кодова  информаци  в виде параллельного кода разр дности т+п разр дов, причем п разр дов (младшие) - на входы сумматоj )a 8, а m разр дов (старщне) - на I входы регистра 12,т-й разр д которого ьщел етс  под знаковый.Затем подаетс  команда Пуск, по которой происходит запись старшей части кода в регистр 12, прибавление младшей части к содержимому сумматора 8, установка счетчика 13 в состо ние О (триггер 10 пам ти досчета находитс  в состо нии О) и с помощью логического элемента 2И-ИШ 15 (на входы которого поступает команда Пуск и строб с второго выхода генератора 19) формируетс  импульс записи по входу С D-триггера 16. Команда Пуск поступает от цифрового регул тора 6, роль которого вьшолн ет микро-ЭВМ. В момент записи кодовой информации в регистр 12 и поступлени  счетных импульсов с первого выхода генератора 19 на первый вход счетчика 13 на первом выходе блока 14 сравнени  вырабатываетс  сигнал (как несравнение кодов, поступающих с регистра 12 и счетчика 13), котерьй, например, в виде 1 высоким уровнем поступает на вход D D-триггера 16. Одновременно с этим вырабатываетс  импульс записи с выхода, логического элемента 2И-ИЛИ 15 по команде Пуск и стробу, поступающему с второго выхода генератора 19. Таким образом , в D-триггер 16 записываетс  информаци  о начале временного интервала . Эта информаци  (в примере 1) с выхода D-триггёра 16 поступает на вторые входы логических элементов И 17 и 18. В зависимости от состо ни  знакового разр да регистра 12 срабатывает логический элемент . И 17 (или 18), и на его выходе по вл етс  сигнал. В момент сравнени  кода, записанного в регистре 12 с кодом, поступающим со счетчика 13, блок 14 сравнени  вырабатывает на первом выходе сигнал (дл  данного случа  О), который поступает на вход D D-триггера 16, а на втором выходе - сигнал, который, проход  через логический 51 элемент 2И-ИЛИ 15, одновременно со стробом , поступающим с второго выхода генератора 19, формирует им-, пульс записи дл  входа С D-триггера 16. Таким образом, в D-триггер 16 записьюаетс  информаци  о конце временного интервала. Эта информаци  как запрет (в примере О) с выхода D-триггера 16 поступает на вторые входы логических элементов И 17, и 1 и снимает сигнал на их выходах. Таким образом, на выходе формируетс  временной интервал Т, соответствующий коду, записанному в регистре 12 (старшей части входного кода) и определ емый вьгражением где Т - период следовани  импульсов генератора 19; N - число, соответствующее стар шим m разр дам входного кода широтно-импульсного МО-. дул тора 5. Поступление следующей команды Пуск (следует с посто нной такто-, вой частотой цифрового регул тора 6 частоты) вызывает повторение цикла формировани  временного интервала Т- . При этом содержимое сумматора 8 накапливаетс . Через К периодов (циклов) модул ции на выходе сумматора 8 по вл етс  сигнал, который через промежуток времени , опреде л емый элементов 9 задержки, устанав ливает триггер 10 пам ти досчета в состо ние 1. Поступление следующей команды Пуск устанавливает счетчик 13 в состо ние 1 (все разр ды счет чика устанавливаютс  в состо ние Через интервал времени Un (меньший Lj), определ емый элементом 11 задер ки, триггер 10 пам ти Досчета сбрасываетс  в исходное состо ние О и подготавливаетс  к запоминанию следу щего сигнала переполнени  сумматора 8. , Таким образом, дл  заполнени  сче чика 13 до совпадени  с кодом, записанным в регистре 12 (соответствующим m старшим разр дам цифрового регул тора 6 частоты), потребуетс  дополнительный период частоты генератора 19, и на выходе широтно-импульсного модул тора 5 формируетс  временной интервал Т,, Таким образом, на вход широтноимпульсного преобразовател  4,  вл ю 9 щегос  усилителем мощности, поступает широтно-модулированный сигнал широтно-имйульсного модул тора 5 с длительностью импульсов Tj, опреде-. л емой старшей частью входного кода и состо нием триггера 10 пам ти досчета . ПриНулевом состо нии триггера 10 пам ти досчета Т Т N. При единичном состо нии триггера 10 пам ти досчета возникает один импульс длительности: (N+1)TjjN-bT(,T,-t-To, где Тд - период следовани  импульсов генератора 19; N - число, записанное в старшие разр ды входного кода. Таким образом, сигнал с широтноимпульсного модул тора 5 можно представить в виде суммы двух сигналов с импульсами длительности Т, следующих с частотой 1 1 const и одиночных импульсов длительностью Т с переменной частотой, завис щей записанного в мпадшие разот числа, р ды f - г - 2М т С выхода широтно-импульсного модул тора 5 сигнал поступает на широтноимпульсный преобразователь 4, напр жение которого управл ет электродвигателем 1. Среднее значение напр жени  на  коре двигател  1  вл етс  суммой двух напр жений со средними значени ми Т„. N и„.. T.N Ua M 2. Полное вьфажение дл  среднего значени  напр жени  на двигателе имеет вид ,U, 2-SN+| n|;;, :() Таким образом, основна  составл ща  напр жени  U образуетс  сигналом высокой частоты щиротно-импульснор модул тора 5, обеспечивающей допус/ 1

тимые колебани  частоты вращени  двигател  1, по которым и выбираетс  разр дность старших т.

Точна  подрегулировка частоты вращени  двигател  1 производитс  напр жением Uj, среднее значение которого формируетс  короткими импульсами с длительностью импУльсов, равной периоду следовани  импульсов вькокой частоты генератора 19, следующих с более низкой частотой по сравнению с основным сигналом.

178098

Информаци  о частоте вра щени  двигател  1 фиксируетс  импульсным датчиком 2 и обрабатываетс  из epитeлeм 3 частоты вращени , с выхода которо5 го информаци  поступает на цифровой регул тор 6 частоты.

Таким образом, введение блока накоплени  младших разр дов позвол ет повысить точность работы цифрового to электропривода посто нного тока

без существенного увеличени  пульса-ций мгновенной частоты вращени  двигател  .

т.

N3

N.

О.С.

t

Claims (2)

1. ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий электродвигатель с импульсным датчиком и измерителем частоты вращения, подключенный к выходу широтно-импульсного преобразователя, входом соединенного с широтно-импульсным модулято ром, подключенным к выходам m старших разрядов цифрового регулятора частоты, первый вход которого соеди» нен с выходом блока задания, а второй - с выходом измерителя частоты вращения, отлйчающи й с я тем, что, с целью повышения точности регулирования частоты вращения, в него введен блок накопления младших разрядов, входы которого подключены к выходам η младших разрядов цифрового регулятора частоты, а выход к другому входу широтно-импульсного модулятора.

2. Электропривод по п.1, отличающийся тем, что блок накопления младших разрядов содержит последовательно соединенные сумматор, η входов которого образуют входы блока накопления младших разрядов, первый элемент задержки и триггер, выход которого образует выход блока накопления младших разрядов, а к входу сброса триггера подключен второй элемент задержки.

SU .,„ 1117809