Электропривод Советский патент 1984 года по МПК H02P7/42 

4. Электропривод по пп. 1-3, отличающийся тем, что в него введен регулятор угла, вход

которого связан с выходом датчика угла, а его выход подключен к другому входу регулятора скорости.

1. ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий синхронный двигатель, датчик токов статора, датчик скорости,механически связанный с датчиком угла и с синхронным двигателем, подключенным через усилитель мощности к выходу релейного регулятора токов, один вход которого подключен к выходу датчика токов статора,вход которого подключен к выходу усилителя мощности, другой вход релейного регулятора токов соединен с выходом функционального блока задания амплитуды и фазы тока, один вход которого подключен к выходу датчика угла, а другой его вход соединен с выходом узла токоограничения,регулятор скорости, один вход которого подключен к выходу датчика скорости. отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности отработки задания в динамических режимах, в него введены выпрямитель, ограничитель напряжения, инерционное звено, при этом выход последнего подключен к входу узла токоограничения и его вход соединен с выходом ограничителя напряжения, один вход которого подключен к выходу регулятора скорости, а его другой вход через выпрямитель соединен с выходом датчика скорости. 2.Электропривод по п.1, о т личающийся тем, что ограничитель напряжения снабжен инверти§ рующим усилителем, суммирующим усилителем, ограничительным резистором (Л и двумя диодами, анод одного из коС торых, катод другого и вход инерционного звена объединены в одну точку и через ограничительный резистор подключены к выходу регулятора скорости, один из входов суммируюIKJI щего усилителя подключен к выходу выпрямителя, а его выход соединен с катодом одного из диодов и с входом 1C СП инвертирующего усилителя, выход которого подключен к аноду другого э диода. 3.Электропривод по пп.1 и 2, отличающийся тем, что функциональный блок задания амплитуды и фазы тока снабжен формирователем синусоидальных функций угла, y нoжителем сигналов, выход которого подключен к входу релейного регулятора токов, а один из его входов подключен к выходу узла токоограничения, другой его вход через формирователь синусоидальный функций угла подключен к выходу датчика угла.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во всех областях промышленности для регулирования скорости и положения нагрузки при высоких требования к точности и качеству регулирования Известен электропривод переменного тока с частотным управлением, содержащий синхронный двигатель с датчиком положения на валу, выход которого подключен к усилителю мощности Входной сигнал задает частот изменения напряжения питания электродвигателя и тем самым определяет угловую скорость вращения вала привода l . Однако в этом приводе невозможно получить высокое качество регулирования, так как синхронная машина при частотном управлении склонна к качаниям, кроме того, схемы управления приводом при этом оказываются громоздкими по структуре и сложными, поскольку для обеспечения необходимых статических и динамических характеристик привода амплитуду напряжения статора формирую в общем случае в функции задаваемой частоты, момента нагрузки и скорости вращения ротора. Наиболее близким к изобретению п технической сущности является электропривод, содержащий синхронньй двигатель, датчик токов статора, датчик скорости, механически связанный с датчиком угла и с синхронным двигателем, подключенным через усилитель мощности к выходу релейного регулятора токов, один вход которого подключен к выходу датчика токов статора, вход которого подключен к выходу усилителя мощности, (другой вход релейного регулятора тока соединен с выходом функциональ ного блока задания амплитуды и фазы така, один вход которого Подключен к выходу датчика угла, а другой его вход соединен с выходом узла токоограничения, регулятор скорости, один вход которого подключен к выходу датчика скорости 2 . Недостатками электропривода яйляются наличие дополнительных динамических ошибок, связанных с появлением динамических нелинейностей и паразитных асинхронных моментов при выходе контура тока из скользящего режима работы, а также зависимость коэффициента усиления системы от угла поворота вала, связанная с конечностью числа фаз двигателя. В результате электропривод обладает недостаточно высокой динамической точностью. Целью изобретения является повышение точности отработки задания в динамических режимах. Указанная цель достигается тем, что в электропривод, содержащий синхронньй двигатель, датчик токов статора, датчик скорости, механи- чески связанньй с датчиком угла и синхронным двигателем, подключенным через усилитель мощности к выходу релейного регулятора токов, один вход которого подключен к выходу датчика токов статора, вход которого подключен к выходу усилителя мощ.ности, другой вход релейного регулятора токов соединен с выходом функционального блока задания амш1И7 туды и фазы тока, один вход которого подключен к выходу датчика угла, а другой его вход соединен с выходом узла токоограничения, регулятор скорости, один вход которого подключен к выходу датчика скорости, введены выпрямитель, ограничитель напряжения, инерционное звено,при этом выход последнего подключен к входу узла токоограничения, а его вход соединен с выходом ограничителя напряжения, один вход которого подключен к выходу регулятора скорости. а его другой вход через выпрямитель соединен с выходом датчика скорости Ограничитель напряжения снабжен инвертирующим усилителем, суммирующим усилитепем, ограничительным резистором и двумя диодами, анод одного из которых, катод другого и вход инерционного звена объединены в одну точку и через ограничительны резистор подключены к выходу регуля тора скорости, один из входов суммирующего усилителя подключен к выходу выпрямителя, а его выход соеди нен с катодом одного из диодов и с входом инвертирующего усилителя, выход которого подключен к аноду другого диода. Функциональньм блок задания амплитуды и фазы тока может быть снабжен формирователем синусоидаль ных функций угла, умножителем сигнало5, выход которого подключен к входу релейного регулятора токов,а один из его входов подключен к выходу узла токоограничения, другой его вход через формирователь синусоидальных функций угла подключен к выходу датчика угла. Электропривод может быть снабже регулятором угла, вход которого связан с выходом датчика угла, а его выход связан с другим входом регулятора скорости. На фиг.1 представлена структурная схема электропривода с синхронным двигателем для случая регу лирования частоты вращения нагрузки; на фиг.2 - электропривод с синхронным двигателем и ограничителе напряжения на фиг. 3 - электропривод с синхронным двигателем и блоком функционального преобразователя на фиг. 4 - электропривод с синхро ным двигателем с регулятором угла. Датчик 1 скорости (фиг.1) механически связан с датчиком 2 угла и с синхронным двигателем 3, подключенным через усилитель 4 мощности к выходу релейного регулятора 5 то ков, вычитающий вход которого подключен к выходу датчика 6 токов статора, вход которого подключен к выходу усилителя 4 мощности, дру гой вход релейного регулятора 5 то .ков соединен с выходом функциональ го блока 7 задания амплитуды и фаз тока,один вход которого подключен выходу датчика 2 угла, а другой его вход соединен с выходом узла 8 токоограничения, один вход регулятора 9 скорости подключен к выходу датчика скорости. Вход вьшрямителя 10 соединен с выходом датчика 1 скорости, выход которого соединен с входом ограничителя 11 напряжения, второй вход которого подключен к выходу регулятора 9 скорости, а выход к инерционному звену 12, выход которого подключен к входу узла 8 токоограничения . Ограничитель 11 напряжения (фиг.2) содержит инвертирующий усилитель 13, суммирующий усилитель 14, ограничительный резистор 15, два диода 16 и 17, при этом катод первого из диодов17 подключен к аноду другого диода 16 и к входу инерционного элемента 12 и через ограничительньй резистор 15 соединен с выходом регулятора 9 скорости. Выход инвертирующего усилителя 13 подключен к аноду диода 17, а его вход соединен с выходом выпрямителя 10 и через суммирующий усилитель 14 с катодом диода 16. Функциональный преобразователь .7: (фиг.З) состоит из формирователя 18 синусоидальных функций угла и умножителя 19 сигналов, выход которого, подключен к входу релейного регулятора 5 токов, а один из его входов - к выходу узла 8 токоограничения, другой его вход через формирователь 18 синусоидальных функций угла подключен к выходу датчика 2 угла. Электропривод (фиг.4) может содержать регулятор 20 угла, вход которого связан с выходом датчика 2, а выход подключен к другому входу регулятора 9 скорости. Электропривод работает следующим образом. Синхронный двигатель 3 приводит во вращение нагрузку. Для получения заданной скоростивращения в регуляторе 9 скорости производится сравнение сигнала задания скорости с выходным сигналом датчика 1 скорости. В результате на выходе регулятора 9 скорости формируется управляющее напряжение, которое через ограничитель .11 напряжения, инерционное Звено 12 и узел 8 токоограничения поступает на вход блока 7 задания амплитуды и базы тока. При этом уровень огра-. ничения напряжения на ограничителе 1 напряжения .зависит от абсолютной величины скорости вращения ротора. На вход блока 7 задания амплитуды и фазы тока поступает также информация о угловом положении ротора двигателя с датчика 2 угла. На выходе блока 7 задания амплитуды и фазы тока формируются напряжения, являющиеся синусоидальными функциями угла, амплитуда этих напряжений пропорциональна сигналу задания момента, поступающему с выхода узла 8 токоограничения. В регуляторе 5 токов производится сравнение токов, протекающих в фазах двигателя 3, с сигналами задания ток При этом релейные элементы с гистере зисом, число которых равно числу фаз двигателя, производят включение и отключение соответствующих силовых ключей усилителя 4 мощности. В результате токи в фазах двигателя соответствуют сигналам задания. В зависимости от знака сигнала за Дания момента, поступакнцего на вход блока 7 задания амплитуды и фазы тока, фаза токов с обмотках меняется на 180, при этом меняется знак электромагнитного момента на валу двигателя 3. Если скорость двигателя меньше заданной, то сигнал управления, вырабатываемый регулятором скорости, создает на входе блока 7 задания амплитуды и фазы тока положительный сигнал задания момента. В результате двигатель ускоряется до заданной скорости. Если же скорость двигателя больше заданной, то электромагнитный момент отрицательный, и двигатель за медляется до скорости задания. При увеличении скорости двигателя возрастает сигнал, поступакиций с выхода датчика 1 скорости через выпрямитель 10 на вход ограничителя 11 напряжения. Этот сигнал вычитается из сигнала начальной уставки ограничения и/, на суммирующем усилителе 14,что приводит к уменьшению по абсолютной величине опорных напряжений на катоде диода 16 и аноде диода 17. В случае если напряжение на входе инерционного звена 12 положительно и больше уставки, то открывается диод 16 и напряжение становится равным опорному, а излишек напряжения падает на ограничительном резисторе 15.Если же напряжение отрицательно и меньше уставки, то открывается диод 17, и на входе инерционного звена 12 устанавливается отрицательное опорное напряжение, поступающее с выхода инвертирующего усилителя 13. Инерционное звено 12 ограничивает максимальньй темп изменения сигнала задания момента. Узел 8 токоограничения ограничивает по величине сигнал задания момента. Одновременно с этим осуществляется ограничение токов в обмотках двигателя, так как амплитуда сигналов задания токов пропорционалр-на величине выходного сигнала узла 8 токоограничения. В случае необходимости регулирования положения нагрузки в систему вводится регулятор 20 угла, который производит сравнение сигнала задания с сигналом обратной связи, поступающим с датчика 2 угла. Управляющий сигнал с выхода регулятора 20 угла поступает на вход регулятора 9 скорости. В предлагаемом электроприводе сигнал задания момента формируется таким образом, что ни один из токо ых контуров не выходит из скользйщего режима, следовательно ошибки в контурах тока отсутствуют, и составляющая в статорном токе не появляется. Таким образом, удается устранить все перечисленные нежелательные явления, приводящие к дополнительным ошибкам в динамике.

/f

/f

15

leiAr

r-П5Ц

M

. Т

СУ

/a

8

19

УМ

PPT

I

AT ФСФ

s

Л «

ЛС

Фмг.