Электропривод постоянного тока Советский патент 1984 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматизированному электроприводу постоянного тока, и может найти применение для управления электроприводами в функции ЭДС при необходимости, ограничения якорного напряжения. Известно устройство для управления электроприводом постоянного тока, содержащее последовательно включенные регуляторы напряжения и ЭДС с датчиками обратных связей соответственно по напряжению и ЭДС l . Однако устройство не обеспечивает поддержания постоянства предельного напряжения на якоре двигателя при перегрузках. Наиеюлее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электропривод постоянного тока, содержащий электро привод, задатчик скорости, подключен ный к системе регулирования ЭДС элек тродвигателя, входы которой соединены с датчиком напряжения и с выходом первого сумматора, один вход которого через инвертирующий усилитель, а другой - через последовательно соеди ненные второй сумматор, снабженный блоком ограничения, и инвертирующий усилитель, подключены к датчику напряжения, при этом второй вход вто рого сум матора соединен с датчиком тока 2 . Недостатком этого устройства является то, что оно предназначено для управления ЭДС электропривода при двухзонном регулировании скорости, и в связи с этим при регулировании ЭДС (скорости) электропривода вниз от номинальной снижается поддерживаемое устройством предельное значение напряжения двигателя, вследствие чего при перегрузках имеет место недоиспользование мощнос ти двигателя. Целью изобретения является повыше ние КПД электродвигателя. Поставленная цель достигается тем, что в электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, задатчик скорости, подключенный к системе регулирования ЭДС электродви гателя, входы которой соединены с датчиком напряжения и с выходом первого сумматора, один вход которого через инвертирующий усилитель, а дру гой - через последовательно соединен ные второй сумматор, -снабженный блоком ограничения, и инвертирующий уси литель подключены к датчику напряжения, при этом второй вход второго сумматора соединен с датчиком тока, введены источник опорного напряжения и третий сумматор, входы которого со единены с задатчиком скорости и источником опорного напряжения, а выход присоединен к управляющему входу блока ограничения второго сумматора. На фиг.1 приведена функциональная схема устройства} на фиг.2 - реализуемые устройством графики ЭДС и напряжения двигателя в функции тока нагрузки. Устройство для управления электроприводом постоянного тока (фиг.1) содержит задатчик 1 скорости, подключенный к системе 2 регулирования ЭДС электродвигателя двигателя 3, состоящей из последовательно соединенных регулятора 4 ЭДС, регулятора 5 тока и силового преобразователя 6. Входы системы 2 регулирования ЭДС соединены с датчиком 7 напряжения и с выходом первого сумматора 8, подключенного одним входом через инвертирующий усилитель 9, а другим - через последовательно соединенные второй сумматор 10, снабженный блоком ограничения, и инвертирующий усилитель 9, к датчику 7 напряжения, при этом второй вход второго сумматора 10 соединен с датчиком 11 тока. В устройство введены источник 12 опорного напряжения и третий сумматор 13, входы которого соединены с задатчиком 1 скорости и источником 12 опорного напряжения, а выход присоединен к управляющему входу блока ограничения сумматора 10. Гpaфиkи 14-16 (фиг.2) напряжения и на якоре двигателя 1 и его ЭДС6 в функции относительной величины тока нагрузки i , соответствующие заданным задатчиком 1 скорости трем значениям ЭДС ,e,2 4i4 32Величины 6ц и UK соответствуют номинальным значениям ЭДС и напряжения двигателя, а токи указаны в .отношении к номинальной величине i . Устройство работает следующим образом. К входам регулятора 4 ЭДС подводится от задатчика 1 скорости сигнал задания ЭДСКцЕ. и сигнал обратной связи U(j(., представляющий собой алгебраическую сумму двух сигналов , , где k ц,k - передаточные коэффициенты сигналов соответственно датчика 7 напряжения и датчика 11 тока. Выражение (1) моделирует уравнение для ЭДС электродвигателя 3 е и- ri, если k feur, .где г - сопротивление электродвигателя 3. Сигнал уравнения (1), пропорциональный напряжению U , подводится к регулятору 4 ЭДС от датчика 7 напряжения непосредственно, а пропорциональный току подводится от датчи ка 11 тока.через последовательно включенные сумматоры 10 и 8, первый из которых имеет управляемое ограничение выходного сигнала. К вторым входам этих же с-умматоров 10 и 8 от датчика 7 напряжения через инвертиру кмций усилитель 9 подводится сигнал, пропорциональный напряжению U Поскольку сумматоры 10 и 8 инвертируют на выходе подводимые к ним сигналы, то сигналы на входе суммато ра 10 складываются, а сигналы на вхо де сумматора 8 вычитаются. Благодаря этому, пока сумма сигнашов на входе сумматора 10 не достигнет уровня ограничения его выходного сигнала Ug т.е. при ki U krUUfl t5) сигнал датчика 7 напряжения не проХО.ДИТ через сумматоры 10 и 8, и к входу регулятора 4 ЭДС подводится сигнал обратной связи Ug, из уравнения (1) , моделирующий уравнение (2). После насыщения сумматора 10 при увеличении напряжения и тока двигателя 3, т.е. когда kuU4k;.i-Uo, (4) к входам регулятора 4 ЭДС поступает сигнал обратной связи, представляющий собой алгебраическую сумму двух величин Uoc n U-Uo- .(5) Слагаемо 2kjjU в уравнении (5) со ответствует сумме двух сигналов датчи ка 7 напряжения, один из которых подводится к регулятору 4 ЭДС непосредственно, а второй - через суммато 8. Слагаемое Uj, соответствует выход ному сигналу насыщенного сумматора 10, подводимому к входу регулятора 4 ЭДС через сумматор 8. Если учесть, что регулятор 4 ЭДС в .установившемся режиме обеспечивает поддержание равенства сигналов задания и обратной связи, т.е. ki,e -Uoc-o, . се) то из уравнений (.5 и (6) можно полу чить , что ll2Гi lo СТ) Из выражения (7) следует, что в режи ме работы двигателя 3, соответствующем неравенству (4) , поддерживается постоянное напряжение двигателя, зависящее от величины заданной згщатчи ком 1 скорости (ЭДС) - VvjEa и порога насыщения сумматора 10 - UQ , т.е. в режиме неравенства (4) действует только обратная связь регулятора 4 ЭДС по напряжению, и поддерживается постоянным напряжение двигателя 3, вместо обратной связи по ЭДС равенства (l), действующей в режиме неравенства (.3), и поддержания заданной ЭДС. Точка переключения обратной связи регулятора 4 с ЭДС на напряжение и . предельное значение напряжения двигателя 3 определяется величиной порога насыщения сумматора 10 Uо Так как напряжение U двигателя 3 не дол«по превЕлшать номинального значения иц, f то из уравнения (7) можно найти зависимость для порога насыщения UQ , если подставить в него и - UH f ,U,-k,E. . СВ) Из выражения (.8) следует, что для поддержания предельного напряжения двигателя 3, равного номинальному в режиме работы неравенства (4) при снижении задающего сигнала регулятора 4 ЭДС, порог насыщения сумматора 10 - DO , должен увеличиваться по мере уменьшения сигнала задатчика 1 VuK. Для регулирования величины UQ в функции сигнала задатчика 1 скорости используется сумматор 13, к входам которого подводятся с противоположными знаками величины: 2kijU от источника 12 опорного напряжения иkц2й от задатчика 1 скорости. При этом выходной сигнал сумматора 13 определяет величину UQ и управляет ограничением выходного сигнала сумматора 10 ; Благодаря этому, порог насЕ щения сумматора 10 - UQ достигается при одном и том же ног тнальном значении напряжения двигателя 3 и изменяющемся токе переключения обратной связи i п / т.е. . ,k;4n. С9) Из выражений (8) и (9) при учете то- . го, что , можно получить выражение для тока переключения обратной связи |, в виде „ р 4с 1 + У Учитывая изложенное предлагаемое устройство регулирует напряжение и и ЭДС 6 двигателя 3 в. соответствии со следующими выражениями: лри токе 2 - Ej-, , (0 VIpи токе i in ,) .2) при токе -Ut,-ri 5 U 11(1. Il3) Графики 14-16 напряжения U и ЭДС, двигателя 3 в функции тока (фиг. 2) построены по выражениям (10)(13). Там же отмечены напряжения и токи переключения Обратной связи регулятора 4 ЭДС пч - i пэ ответствующие заданным эадатчиком 1 значениям ЭДС - Bji ,

Из выражений (10) (13) и графиков 14-16 (фиг.2) следует, что благодаря ДОПОЛН6ШИЮ устройства третьим сумматором, источником опорного напряжения и регулированию с помощью третьего сумматора уровня ограничения выходного сигнала первого сумматора, обеспечивается использование предельных возможностей электропривода постоянного тока при перегрузках, т.е. по сравнению с известным устройством повышается степень использования мощности электропривода.

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий электродвигатель, задатчик скорости, подключенный к системе регулирования ЭДС электродвигателя, входы которой соединены с датчиком напряжения и с выходом первого сумматора, один вход которого через инвертирующий усилитель, а другой - через последовательно соединенные второй сумматор, снабженный блоком ограничения, и инвертирукнций усилитель, подключены к датчику напряжения, при этом второй вход второго сумматора соединен с датчиком тока, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД электродвигателя, в него введены источник опорного напряжения и третий сумма. тор, входы которого соединены с задатчиком скорости и источником опорного напряжения, а выход присоединен к управляющему входу блока ограниче- § ВИЯ второго сумматора. (Л о со 00

Л,

О