Устройство для управления электроприводом постоянного тока Советский патент 1983 года по МПК H02P5/06 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам управления электроприводами постоянного тока с подчиненным регулировани ем параметров. , По основному авт. св. № 900392 из вестно устройство для управления элек троприводом постоянного тока, содержащее последовательно соединенные меж ду собой регулятор скорости, регулятор тока, преобразователь, выходом подключенный к электродвигателю, дат чик скорости вращения электродвигате ля, выход которого подключен к одному из входов регулятора скорости, другой пход которого соединен с блоком задания, и датчик тока электродвигателя, через регулятор коэффициента обратной связи подключенный к входу регулятора тока, при этом дополнительный (управляющий) вход регу лятора коэффициента обратной связи через нелинейный элемент с зоной нечувствительности и блок дифференциро вания соединен с датчиком статической нагрузки С ОУказанное устройство при малых скоростях изменения статического момента нагрузки работает как обычная двухконтурная система .подчиненного регулирования, а при больших скоростях изменения статического момента наг|эузки коэффициент усиления обратной связи по току резко уменьшается, что приводит к увеличению величины ошибки на входе регулятора тока. Известное устройство позволяет улучшить динамические характеристики электропривода по возмущающему воз- . действию. Однако быстродействие при отработке возмущающего воздействия определяется величиной коэффициента обратной связи по току, при этом в ряде случаев имеет смысл не только отключать обратную связь по току при приложении нагрузки, но и изменять ее знак, в результате чего можно дополнительно повысить быстродействие при отработке возмущения. Цель изобретения - улучшение дина мических свойств электропривода по возмущающему воздействию. Поставленная цель достигается тем что регулятор коэффициента обратной связи контура тока содержит масштабный усилитель с резистором в цепи об ратной связи, операционный усилитель с резистором, шунтирующим его инвертирующий вход, два полевых транзисто ра, инвертор и выпрямитель, при этом соединенные между собой прямой вход операционного усилителя и инвертирую щий вход масштабного усилителя являются входом регулятора, выходы усили телей подключены к входу инвертора, выход которого служит выходом регуля тора, .а полевые транзисторы подключены соответственно параллельно р 5зистору в цепи обратной связи масштабного усилителя и резистору, шунтирующему инвертирующий вход операционного усилителя, причем затворы указанных полевых транзисторов подключены к выхоцу выпрямителя. На чертеже представлена функцио-нальная схема регулятора коэффициента обратной связи контура тока электропривода , Регулятор коэффициента обратной связи контура тока электропривода содержит масштабный усилитель 1 с резис тором 2 в цепи обратной связи, операционный усилитель 3 с резистором k, шунтирующим его инвертирующий вход, полевые транзисторы 5 и6, инвертор 7 и выпрямитель 8, при этом соединенные между собой прямой вход операционного усилителя 3 и инвертирующий вход масштабного усилителя 1 являются входом 9 регулятора, выходы усилителей подключены к входу инвертора, выход которого служит выходом 10. регулятора, а полевые транзисторы подключены параллельно резисторам 2 и , причем их затворы подключены к выходу выпрямите ля 8, вход которого является дополнительным (управляющим) входом 11 регулятора. Устройство работает следующим образом. В статическом режиме работы электропривода, сопровождающемся малой величиной изменение момента статической нагрузки электродвигателя, входной сигнал выпрямителя 8 равен нулю. При этом полевой транзистор 5 закрыт и тем самым обеспечивается максимальный коэффициент масштабного усилителя 1, определяемый как отношение сопротивления резистора 2 обратной связи к входному сопротивлению усилителя 1. Выходной сигнал датчика тока электродвигателя поступает на вход 9 масштабного усилителя 1, при этом выходной сигнал масштабного усилителя 1 подается на инвертор При этом закрыт полевой транзистор 6 и на операционном усилителе 3 обеспечивается минимальный коэффициент усиления (коэффициент усиления операционного усилителя 3 определяется как единица плюс отношение сопротивления резистора 2 в цепи обратной связи к сопротивлению резистора k). На вход инвертора 7 поступают два сигнала: сигнал отрицательной обратной связи по току с выхода масштабного усилителя 1 и сигнал положительной обратной связи с выхода операционного усилителя 3 В целом на выходе инвертора 7 формируется в данном режиме работы электропривода сигнал отрицательной обратной связи по току и в электроприводе с данным регулятором коэффициента обратной связи по току в статическом режиме, сопровождающемся малым изменением момента статической нагрузки электродвигателя, постоянно присутствует отрицательная обратная связь по току, что исключает возможность возникновения низкочастотных субгармонических колебаний скорости и тока. При резком изменении момента статической нагрузки в.электроприводе сигнал поступает на вход 11 выпрямителя 8. Выходной сигнал выпрямителя 8 подается на затвор полевого транзистора 5 и он открывается, тем самым закорачивается резистор 2 в обратной связи масштабного усилителя 1. Коэффициент усиления масштабного усилителя Т уменьшается вследствие того, что эквивалентное сопротивление в цепи обратной связи масштабного усилителя 1 при открытом полевом транзисторе 5 определяется сопротивлением канал сток-исток открытого полевого транзистора 5 (порядка 100-200 Ом). При этом сигнал отрицательной обратной связи, поступающий на вход инвер тора 7 существенно уменьшается. В то же время полевой транзистор 6 также открывается и коэффициент усиления операционного усилителя 3 существенно увеличивается в результате сниже5100

ния эквивалентного сопротивления, шунтирующего резистор Ц полевым транзистором 6 (эквивалентное сопротивление определяется сопротивлением канала сток-исток открытого полевого транзистора 6), и увеличенный сигнал положительной обратной связи по току поступает на вход инвертора 7. На выходе 10 регулятора коэффициента обратной связи контура тока формируется сигнал положительной обратной связи по току в момента приложения момента статической нагрузки. Это приводит к тому, что в электроприводе на вход регулятора тока подается сигнал положительной обратной связи по току, что позволяет увеличить.сигнал рассогласования на входе регулятора тока электропривода и улучшить динамические характеристики электропривода по возмущающему воздействию, т.е. уменьшить величину динамического провала скорости и время переходного процесса при возмущающем воздействии.

Величина положительной обратной связи по току выбирается из условия оптимизации минимально заданных значений .динамических провалов скорости вращения и обеспечения динамической устойчивости электропривода для заданных условий технологического режима. При этом в электроприводе с данным регулятором коэффициента обратной связи контура тока величина динамического провала скорости при набросе момента статической нагрузки уменьшается в 2-3 раза по сравнению с известными регуляторами.

Применение регулятора в широкорегулируемых электроприводах, предназ140 4

наченных для металлорежущих станков с числовым программным управлением, приводит к повышению производительности и точности обработки деталей. При

5 этом улучшается качество выпускаемой продукции.

Формула изобретения

Устройство для управления электроприводом постоянного тока по авт. св. № 900392, отличающееся тем, что, с целью улучшения динамических свойств электропривода по возмущающему воздействию, регулятор коэффициента обратной связи контура тока содержит масштабный усилитель с резистором в цепи обратной связи, операционный усилитель с резистором, шунг тирующим его инвертирующий вход-, два полевых транзистора, инвертор и выпрямитель , при этом соединенные между собой прямой вход операционного усилителя и инвертирующий вход масштабного усилителя являются входом регулятора, выходь усилителей подключены к входу инвертора, выход которого служит .вы ходом регулятора, а полевые транзисторы подключены соответственно параллельно резистору в цепи обратной связи масштабного усилителя и резистору, шунтирующему инвертирующий вход операционного усилителя, причем затворы

указанных полевых транзисторов подключены к выходу выпрямителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР

900932, кл. Н 02 Р 5/06, 1980.

СИМ