УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ МОМЕНТНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ РЕВЕРСИВНОГО СЛЕДЯЩЕГО ПРИВОДА

Предполагаемая полезная модель относится к устройствам управления реверсивными следящими электроприводами с моментным электродвигателем постоянного тока.
Известна схема устройства управления электродвигателем с широтно-импульсным формирователем и мостовым усилителем мощности, состоящая из генератора пилообразного напряжения и компаратора, который управляет мостовым выходным каскадом усилителя мощности (см., например, сборник «Электронная техника в автоматике», вып. 4. стр. 31, «Сов. радио», 1973г.).
Недостатком данной схемы, при использовании ее для управления электродвигателем следящего реверсивного электропривода, является наличие на электродвигателе постоянного тока переменного широтно-импульсного управляющего сигнала с коэффициентом заполнения γм=0,5, при отсутствии входного управляющего напряжения.
Известно устройство широтно-импульсного управления двигателем реверсивного следящего электропривода (Патент RU 135865, заявка №2013130610 от 04.07.2013г.), принятое за прототип, содержащее мостовой усилитель мощности, последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения и первый компаратор, аналоговый инвертор, вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, второй компаратор, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого компаратора, а второй вход с выходом аналогового инвертора, первый и второй логические инверторы и две двухвходовые схемы совпадения, причем выход первого компаратора соединен с первым входом первой схемы совпадения и через первый логический инвертор с первым входом второй схемы совпадения, выход второго компаратора соединен со вторым входом первой схемы совпадения и через второй логический инвертор со вторым входом второй схемы совпадения, а выходы первой и второй схемы совпадения соединены с прямым и инверсным управляющими входами мостового усилителя мощности соответственно.
Недостатком известного устройства является неравномерность момента вращения следящего электропривода в зависимости от угла разворота ротора электродвигателя.
Целью создания полезной модели является стабилизация момента вращения следящего электропривода.
Сущность полезной модели состоит в том, что в устройство широтно-импульсного управления двигателем реверсивного следящего электропривода, содержащее мостовой усилитель мощности, последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения и первый компаратор, аналоговый инвертор, неинвертирующий вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, второй компаратор, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого компаратора, а неинвертирующий вход с выходом аналогового инвертора, первый и второй логические инверторы и две двухвходовые схемы совпадения, причем выход первого компаратора соединен с первым входом первой схемы совпадения и через первый логический инвертор с первым входом второй схемы совпадения, выход второго компаратора соединен со вторым входом первой схемы совпадения и через второй логический инвертор со вторым входом второй схемы совпадения, а выходы первой и второй схемы совпадения соединены с прямым и инверсным управляющими входами мостового усилителя мощности соответственно. В устройство введены датчик тока электродвигателя, последовательно соединенные вычислитель сигнала рассогласования и масштабирующий усилитель, причем выход датчика тока электродвигателя соединен с вычитающим входом вычислителя сигнала рассогласования, а выход масштабирующего усилителя соединен с инверсными входами первого и второго компараторов, причем входной управляющий сигнал устройства подается на управляющий вход вычислителя сигнала рассогласования.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана структурная схема устройства управления моментным электродвигателем реверсивного следящего привода.
Структурная схема устройства управления моментным электродвигателем реверсивного следящего привода содержит:
- генератор пилообразного напряжения 1, например, с многоконтурной обратной связью на сдвоенном операционном усилителе 544УД16У3;
- аналоговый инвертер 2, например, на операционном усилителе 544УД17У3;
- первый и второй компараторы 3 и 4 с программируемым гистерезисом, например типа 521СА3У или AD8561 фирма Analog devices;
- первый и второй логические инверторы 5 и 6, например, на логических элементах серии 564;
- первую и вторую схемы совпадения 7 и 8, например, на микросхемах 564ЛА7 серии 564;
- мостовой усилитель мощности 9, например, на силовых MOSFET-транзисторах с управляющим драйвером 1368УП015 или IRF84144 фирмы ”IR”;
- датчик тока 10 со встроенным фильтром НЧ, например, типа ACS712ELCTP-05B-T фирмы Allegro или резистивный шунт с операционным усилителем типа 544УД17У;
- вычислитель сигнала рассогласования 11 и масштабирующий усилитель 12, например, на сдвоенном операционном усилителе 544УД17У3.
Устройство работает следующим образом.
Входной управляющий сигнал подается на вход вычислитель сигнала рассогласования, на второй вычитающий вход которого поступает сигнал обратной связи с датчика тока 10. На выходе вычислителя сигнала рассогласования 11 формируется разностный сигнал, который после усиления масштабирующим усилителем 12 поступает на инвертирующие входы первого и второго компараторов 3 и 4. На неинвертирующий вход компаратора 3 поступает пилообразное напряжение с выхода генератора 1, на неинвертирующий вход компаратора 4 поступает пилообразное напряжение противоположной фазы с выхода аналогового инвертора 2. В результате сравнения усиленного разностного сигнала UΔ с пилообразными напряжениями ↑Ug и ↓Ug на выходах компараторов 3 и 4 формируются выходные логические сигналы прямоугольной формы переменной скважности с частотой управляющего пилообразного напряжения, причем логический уровень «Лог. 1» на прямом выходе компаратора 3 соответствует значению ↑Ug>UΔ, а логический уровень «Лог. 1» на прямом выходе компаратора 4 соответствует значению ↓Ug>UΔ. Наличие гистерезиса в переходных характеристиках компараторов 3 и 4 обеспечивает устранение «дребезга» фронтов выходных логических сигналов в момент равенства входного управляющего сигнала UΔa и пилообразных напряжений ↑Ug и ↓Ug на выходах компараторов 3 и 4. На входы схемы совпадения 7 поступают логические сигналы с выхода компаратора 3 и 4, на входы схемы совпадения 8 поступают инвертированные логические сигналы с выходов логических инверторов 5 и 6. Выходы логических схем совпадения 7 и 8 подключены к прямому и инверсному управляющим входам выходного мостового усилителя мощности 9. При положительном напряжении UΔ>0 на прямом выходе мостового усилителя мощности 9 формируется широтно-импульсный сигнал, при этом инверсный выход мостового усилителя мощности имеет нулевой потенциал, а значение тока электродвигателя положительное. При изменении знака напряжения UΔ<0 на отрицательный, широтно-импульсный сигнал формируется на инверсном выходе мостового усилителя мощности 9, при этом прямой выход мостового усилителя мощности имеет нулевой потенциал, а значение тока электродвигателя отрицательное. Действующее значение тока электродвигателя измеряется датчиком тока 10, включенным в цепь электродвигателя.
Использование предлагаемого устройства управления моментным электродвигателем реверсивного следящего привода с обратной связью по току обеспечивает стабилизацию момента вращения следящего электропривода и повышает его быстродействие.