ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА Российский патент 1997 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для регулирования частоты вращения (ЧВ) электропривода постоянного тока.

Наиболее близким к заявляемому является электропривод постоянного тока, описанный в справочнике по проектированию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими процессами /Под ред. В.И. Круповича, Ю. Г. Барыбина, М.Л. Самовера. 3-е изд. перераб. и доп. М. Энергоиздат, с.416, который принимается за прототип.

Прототип содержит электродвигатель постоянного тока, подключенный к тиристорному силовому блоку и связанный с механизмом, последовательно соединенные задатчик ЧВ, задатчик интенсивности, регулятор ЧВ, регулятор тока и систему формирования импульсов, выход которой подключен к входу тиристорного силового блока, датчик тока и датчик ЧВ электропривода, выходы которых посредством жестких обратных связей соединены с входами соответственно регуляторов ЧВ и тока.

При эксплуатации прототипа обнаружены следующие недостатки:
1. Влияние внутренней обратной связи по ЭДС электродвигателя на динамику контура регулирования тока, выражающееся в уменьшении коэффициента усиления замкнутого контура тока и увеличении его колебательности.

2. Действие обратной связи по ЭДС электродвигателя вызывает увеличение площади регулирования ЧВ при ступенчатом входном сигнале и увеличение площади регулирования статической просадки ЧВ при ступенчатом приложении момента сопротивления.

3. При разгоне электропривода постоянного тока до заданной ЧВ при наличии сопротивления внутренняя обратная связь по ЭДС электродвигателя вызывает дополнительное снижение динамического тока.

4. Контур ЧВ обладает в два раза меньшим быстродействием по сравнению с контуром тока.

Заявляемый электропривод постоянного тока направлен на решение следующих задач:
1. Компенсация влияния внутренней обратной связи по ЭДС электродвигателя на статические и динамические характеристики электропривода постоянного тока.

2. Повышение быстродействия контура регулирования ЧВ.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, выражается в повышении качества регулирования тока и ЧВ электропривода постоянного тока.

Указанный технический результат достигается тем, что в известный электропривод постоянного тока введены датчик напряжения, первый пропорциональный (П) блок, выход которого соединен с третьим входом регулятора тока, а вход подключен к выходу датчика тока, второй П блок, третий П блок, четвертый П блок, пятый П блок, шестой П блок, причем выходы второго П блока и третьего П блока подключены соответственно к второму входу регулятора тока и четвертому входу регулятора ЧВ, а входы соединены с выходом четвертого П блока, вход которого соединен с выходами датчика напряжения, пятого П блока и шестого П блока, входы пятого П блока и шестого П блока соединены с выходами соответственно датчика тока и датчика ЧВ, седьмой П блок, восьмой П блок, девятый П блок и интегрирующий блок, причем выходы седьмого П блока и восьмого П блока подключены соответственно к третьему и второму входам регулятора ЧВ, а входы соединены с выходами соответственно девятого П блока и интегрирующего блока, вход интегрирующего блока соединен с выходом девятого П блока, входы которого соединены с выходами датчика ЧВ и интегрирующего блока.

Таким образом, введение названных блоков корректирующих обратных связей и датчика напряжения позволило получить передаточные функции контуров регулирования тока и ЧВ заявляемого электропривода постоянного тока в виде:

где I_я ток якорной цепи;
ω частота вращения электропривода;
U_зт; U_зч задающие напряжения контуров регулирования соответственно тока и ЧВ;
k_от; k_оч коэффициенты обратных связей соответственно по току и ЧВ;
Tμ некомпенсированная постоянная времени;
M_с момент сопротивления;
c коэффициент электродвигателя;
L индуктивность цепи якоря электродвигателя;
J момент инерции электропривода.

Полученные передаточные функции соответствуют эталонным и свидетельствуют о компенсации влияния внутренней обратной связи по ЭДС электродвигателя на статические и динамические характеристики заявляемого электропривода постоянного тока, а также о том, что контур ЧВ обладает предельно высоким действием, равным быстродействию внутреннего контура тока.

Следовательно, заявляемый электропривод постоянного тока обеспечивает повышение качества регулирования тока и ЧВ.

На фиг. 1 представлена структурная схема электропривода постоянного тока.

Электропривод постоянного тока содержит электродвигатель 1 постоянного тока, подключенный к тиристорному силовому блоку 2 и связанный с механизмом, последовательно соединенные задатчик 3 ЧВ, задатчик 4 интенсивности, регулятор 5 частоты вращения, регулятор 6 тока и систему 7 формирования импульсов, выход которой подключен к входу тиристорного силового блока 2, датчик 8 напряжения, датчик 9 тока, датчик 10 ЧВ электропривода, выходы которых посредством жестких обратных связей соединены с входами регулятора 5 ЧВ и регулятора 6 тока, первый П блок 11, выход которого соединен с третьим входом регулятора 6 тока, а вход подключен к выходу датчика 9 тока, второй П блок 12, третий П блок 13, четвертый П блок 14, пятый П блок 15, шестой П блок 16, причем выходы второго П блока 12 и третьего П блока 13 подключены соответственно к второму входу регулятора 6 тока и четвертому входу регулятора 5 ЧВ, а входы соединены с выходом четвертого П блока 14, вход которого соединен с выходами датчика 8 напряжения, пятого П блока 15 и шестого П блока 16, входы пятого П блока 15 и шестого П блока 16 соединены с выходами соответственно датчика 9 тока и датчика 10 ЧВ, седьмой П блок 17, восьмой П блок 18, девятый П блок 19 и интегрирующий блок 20, причем выходы седьмого П блока 17 и восьмого П блока 18 подключены соответственно к третьему и второму входам регулятора 5 ЧВ, а входы соединены с выходами соответственно девятого П блока 19 и интегрирующего блока 20, вход интегрирующего блока 20 соединен с выходом девятого П блока 19, входы которого соединены с выходами датчика 10 ЧВ и интегрирующего блока 20.

Электропривод постоянного тока работает следующим образом.

Сигнал с задатчика 3 ЧВ поступает на вход задатчика 4 интенсивности. С выхода задатчика 4 интенсивности сигнал поступает на первый вход регулятора 5 ЧВ, на другие входы которого поступают сигналы отрицательных обратных связей по напряжению, току и ЧВ. Регулятор 5 ЧВ выполнен в виде пропорционально-интегрирующего блока с ограничением выходного сигнала и совместно с блоками 13 20 указанных обратных связей формирует зависимость ЧВ электропривода от времени w(t) Сигнал с выхода регулятора 5 ЧВ поступает на первый вход регулятора 6 тока, на другие входы которого поступают сигналы отрицательных обратных связей по напряжению, току и ЧВ. Регулятор 6 тока выполнен в виде пропорционально-интегрирующего блока и совместно с блоками 11, 12, 14 16 формирует зависимость тока от времени i(t). Сигнал с выхода регулятора 6 тока поступает на вход системы 7 формирования импульсов, которая подает импульсы на открытие тиристоров в тиристорном силовом блоке 2. Время подачи импульсов, а следовательно, и напряжение на якорной обмотке электродвигателя определяются величиной сигнала на выходе регулятора 6 тока.

Таким образом, зависимости ЧВ электропривода и тока якорной цепи электродвигателя от времени определяются положением задатчика ЧВ, настройкой регуляторов ЧВ и тока и блоков корректирующих обратных связей.

Использование: для регулирования частоты вращения электропривода постоянного тока. Сущность: в известный электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель постоянного тока, подключенный к тиристорному силовому блоку и связанный с механизмом, последовательно соединенные задатчик частоты вращения и тока, систему формирования импульсов, выход которой подключен к выходу тиристорного силового блока, датчики тока и частоты вращения, введены девять пропорциональных блоков, интегрирующий блок и датчик напряжения. Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, выражается в повышении качества регулирования тока и частоты вращения электропривода постоянного тока. 1 ил.

Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель постоянного тока, подключенный к тиристорному силовому блоку и связанный с механизмом, последовательно соединенные задатчик частоты вращения, задатчик интенсивности, регулятор частоты вращения, регулятор тока и систему формирования импульсов, выход которой подключен к входу тиристорного силового блока, датчик тока и датчик частоты вращения электропривода, выходы которых посредством жестких обратных связей соединены с входами соответственно регуляторов частоты вращения и тока, отличающийся тем, что в него введены датчик напряжения, первый пропорциональный блок, выход которого соединен с третьим входом регулятора тока, а вход подключен к выходу датчика тока, второй пропорциональный блок, третий пропорциональный блок, четвертый пропорциональный блок, пятый пропорциональный блок, шестой пропорциональный блок, причем выходы второго пропорционального блока и третьего пропорционального блока подключены соответственно к второму входу регулятора тока и четвертому входу регулятора частоты вращения, а входы соединены с выходом четвертого пропорционального блока, вход которого соединен с выходами датчика напряжения, пятого пропорционального блока и шестого пропорционального блока, входы пятого пропорционального блока и шестого пропорционального блока соединены с выходами соответственно датчика тока и датчика частоты вращения, седьмой пропорциональный блок, восьмой пропорциональный блок, девятый пропорциональный блок и интегрирующий блок, причем выходы седьмого пропорционального блока и восьмого пропорционального блока подключены соответственно к третьему и второму входам регулятора частоты вращения, а входы соединены с выходами соответственно девятого пропорционального блока и интегрирующего блока, вход интегрирующего блока соединен с выходом девятого пропорционального блока, входы которого соединены с выходами датчика частоты вращения и интегрирующего блока.