Вентильный электропривод постоянного тока Советский патент 1984 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в вентильном электроприводе постоянно го тока с широким диапазоном регули рования скорости. Известен вентильный электроприво постоянного тока, содержащий электродвигатель, последовательно соеди ненные регулятор скорости, преобразователь, выход которого соединен с электродвигателем Cl. Недостаток известного устройства заключается в том, что при регулировании скорости в зоне прерывистых токов с уменьшением длительности протекания тока, результирующий коэффициент передачи, равный отношению приращения среднего значения тока к приращению управляющего напряжения, уменьшается. Это приводит, к снижению быстродействия и ухудшению качества процессов регулирования, а в ряде случаев - к потере устойчивости и возникновению низкочастотных колебаний. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является венгильный электропривод постоянного гока, содержащий электродвигатель, последовательно соединенные задающий -блок, усилитель, вентильный преобразователь, один выход которого соединен с электродвигателем, а другой - с. датчиком состояний вентилей ключ прерывистого режима, управляющий вход которого соединен с выходом датчика состояния вентилей 2. Однако данный электропривод харак теризуется недостаточной линеаризацией внешней характеристики электропривода из-за линейной аппроксимации 1 елинейной характеристики и несоответствием выбранного коэффициента линейной аппроксимации (коэффициента усиления дополнительного усилителя) всему диапазону углов управления, что ухудшает качество регулирования. Кроме того, в связи с тем что для коррекции внешней характеристики электропривода даже при нулевом сигнале управления нужен якорный ток, то вентильный преобразов атель в этом случае работает в режиме прерывистых токов с периодическим переключением комплектов силовых вентилей преобразователя. При этом по якорной цепи протекает переменный прерывистый ток, создавая до6полнительные потери, разогревая якорь электродвигателя. Целью изобретения является пон 1ашние КПД и качества регулирования вентильного электропривода постоянного тока. Поставленная цель достигается тем, что в вентильный электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, последовательно соединенные задающий блок, усилитель, вентильный преобразователь, один выход которого соединен с электродвигателем, а другой - с датчиком состояния вентилей, ключ прерывистого режима, управляющий вход которого соединен с выходом датчика состояния вентилей, введены генератор эталонной частоты, счетчик, регистр, цифроаналоговый преобразователь и формирователь управляющих импульсов, причем генератор эталонной час.тоты через ключ прерывистого режима подключен к входу счетчика, выходы которого соединены с входами fрегистра, информационные входы цифроаналогового преобразователя подкл1очены к выходам регистра, а выходк второму входу усилителя, вход формирователя управляющих импульсов соединен с выходом датчика состояния вентилей, а выходы - с управляющими входами счетчика и регистра. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 временная диаграмма работы устройства; на фиг. 3 - график, представляющий внешние характеристики электропривода, на фиг, А - схема формирователя управляющих импульсов. Вентильный электропривод постоянного тока (фиг, 1) содержит электродвигатель 1, последовательно соединенные задающий блок 2, усилитель 3s вентильный преобразователь 4, один выход которого соединен с электродвигателем 1S а другой - с датчиком состояния вентилей 5, кЛюч превывистого режима 6, управляющий вход которого соединен с выходом датчика состояния вентилей 5, генератор эталонной частоты 7, счетчик 8, регистр 9, цифроаналоговый преобразователь 10 и формирователь управляющих импульсов 11, причем генератор эталонной частоты 7 через ключ прерывистого режима 6 подключен к входу счетчика 8, выходы которого соеди31пены со входами регистра 9, информа ционные входы цифроаналогового преобразователя 10 подключены к выходам регистра 9, а выход - к второму входу усилителя 3, вход формирователя управляющих импульсоп 11 соединен с выходом датчика состояния вентилей 5, а выходы - с управляющими входами 12 и 13 счетчика 8 и регистра 9. Вал электродвигателя 1 сочленен с валом нагрузки 14. Вентильньш электропривод постоянного тока работает следующим образом. Сигнал, соответствующий заданном углу управления об, поступает с выхо да усилителя 3 на вход вентильного преобразователя 4, При непрерывном токе выражение для величины ЭДС на выходе вентильного преобразователя определяющей скорость вращения элек тродвигателя 1, имеет вид МЕ - 1 s i 3u}i-- cc cL . l- +cir.2 m где Е 1 - максимальная выпрямленная d m ЭДС вентильного преобразователя при угле d- О, амплитудное значение фазного напряжения питания; число фаз преобразователя круговая частота питающег напряжения. При этом ключ прерывистого режима 6 закрыт, счетчик 8 обнулен и у включения вентилей определяется только заданным значением угла уп равления о. В режиме прерывистого тока(фиг.2 угловая длительность тока Д меньше 2 Л/т на величину/«.с. ЭДС на выходе вентильного преобразователя, выраженная в функции угловой длительно ти тока Л , определяется выражением Ес1 ФтТ -ЬН7 -)Необходимо, чтобы в результате управлений ЭДС на выходе преобразователя в режиме прерывистого тока сохраняла величину, которую ина иь1е ла при непрерывном токе, тем самым оддерживая скорость электродвигаеля 1 на заданном уровне. Для этоо определяют, на какую величину а адо изменить угол управления of, тобы ЭДС сохранила значение (1) Фп, К. 1 cosot. (з) Решение (3) дает Л С(ГСС05 Приняв в первом приближении m л получают причем максимальная погрешность приближения (5) при Л- О и m 3 не превышает 0,173, а при m 6 равна 0,045. Так как момент, когда/ц О, сразу же фиксируется датчиком состояния вентилей 5, есть все. основания для формирования корректирующего воздействия. , Поэтому в начале прерывистого режима датчик состояния вентилей 5 открывает ключ прерывистого режима 6 и тактовая последовательность ге-. нератора эталонной частоты 7 начинает заполнять счетчик 8. В конце интервала /U. датчик состояния вентилей 5 закрывает ключ прерывистого режима 6, прекращая заполнение счетчика 8, по заднему фронту сигнала ключа прерывистого режима 6 формирователь импульсов 11 формирует импульс записи в регистр 9, по которому происходит запись в регистр 9 числа, находящегося в счетчике 8, и гмпульс сброса счетчика 8 (фиг. 2). Частота импульсов генератора эталонной частоты 7 выбирается такой, чтобы за периоду на выходе счетчика 8 сформировался код, пропорциональный величине А г mijo ff(). где Я - разрядность счетчика 8. Параллельный код 4 преобразуется в цифроаналоговом преобразователе 10 в аналоговый сигнал, пропорционапьныйд./2, который суммируется в усилителе 3 с сигналом угла управления задания oL, В результате ЭДС преобразователя уменьшается на величину лё (фиг. 3), компенсируя нелинейность внешней характеристики электропривода j поддерживая тем самым на заданном уровне скорость вращения электродвигателя 1, На следующем интервале вентильности устройство работает аналогично описанному.

При использовании цифровой системы импульсно-фазового управления отпадает необходимость использования цифроаналогового преобразователя 10, так как возможно непосредственно суммирование цифровых кодов.

На фиг« 4 представлена схема возможной реализации формирователя управляющих импульсов 11, где сигнал с датчика состояния вентилей 5 после инвертора 15 поступает на два элемента задержки, собранных на вентиле 16, конденсаторе 17, элементе И-НЕ 18 и вентиле 19, конденсаторе 20, элементе И-НЕ 21, где величина задержки определяется величиной конденсаторов 17 и 20. Величина емкости конденсатора 20 выбирается больше емкости конденсатора 17. На элементе И-НЕ 22 и инверторе 23 формируется выходной управляющий сигнал, а на элементе И-НЕ 2А и инверторе 25 - выходной сигнал.

Таким образом, устройство обеспечивает повышение качества регулирования за счет линеаризации статической характеристики вентильного преобразователя независимо от параметров нагрузки и их изменения во времени, от уровня ЭДС, токового режима якорной цепи электродвигателя.

Кроме того, устройство обеспечивает повышение КПД за счет ликвидации потерь в электродвигателе при нулевом сигнале управления.

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий электродвигатель, последовательно соединенные задающий блок, усилитель, зентильный преобразователь, один выход которого соединен с злектродвигателем, а другой - с датчиком состояния вентилей, ключ прерьгеистого режима, управляющий вход которого соединен с выходом датчика состояния вентилей, отличающийся тем, что, с целью повьшения КПД и качества регулирования, в него введены генератор эталонной частоты, счетчик, регистр, цифроаналоговый преобразователь и формирователь уп- : равляющих импульсов, причем генератор эталонной частоты через ключ прерывистого режима подключен к входу счетчика, выходы которого соединены с входами регистра, информационные входы цифроаналогового преобразователя подключены к выходам регистра, а выход - к второму входу усялителя, вход формирователя управляющих импульсов соединен с выходом датчика состояния вентилей, а выходы - с управляющими входами счетчика и регистра. О СХ) О СО 05

Fd

fdm

CO SOL