Устройство для управления электродвигателем постоянного тока Советский патент 1984 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах постоянного тока, регулирование скорости в которых осуществляется воздействием на цепь возбуждения двигателя. Известно устройство для регулиро вания скорости электродвигателя постоянного тока, содержащее блок сравнения, регулятор с блоком RС-це пей в обратной связи, тиристорный преобразователь, датчик тока возбуж дения 1 , В процессе работы двигателя изменяются параметры обмотки возбужде ния. Однако система регулирования является нелинейной, а компенсация влияния нелинейностей отсутствует. Наиболее близким к изобретению п технической сущности является устро ство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее последовательно соединенные блок задания, блок сравнения, регулятор с блоком RС-цепей и блоком коммутации в цепи обратной связи, соединен ный через блок управления с тиристорным преобразователем, включенным в цепь контролируемого параметра с датчиком контролируемого па раметра. Устройство позволяет один раз изменить структуру регулятора и один раз его настройку 2J. Однако для нелинейного объекта регулирования этого недостаточно, поэтому это устройство не обеспечивает требуемой точности регулирован как в статических, так и динамическ режимах работы. Так, параметры обмо ки возбуждения зависят от положения рабочей точки на кривой намагничивания и меняются пропорционально ее наклону в данной точке. Диапазон изменения параметров составляет 6-20 раз. Кроме того, постоянная времени затухания вихревых токов зависит от, скорости нарастания тока возбуждения. Целью изобретения является повышение точности регулирования в динамических режимах. Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее последовательно соединенные блок задания, блок сравнения регулятор с блоком RC -цепей и блоком коммутации в цепи обратной связи, соединенный через блок управления с тиристорным преобразователем, включенным в цепь независимой обмотки возбуждения двигателя, последовательно соединенные датчики тока возбуткдения и магнитного потока, дополнительно содержит блок выделения модуля, аналоговый ключ, второй блок коммутации, два дешифратора, преобразователь аналог код, счетчик, дельта-модулятор, блок деления, блок определения приращения тока возбуждения, блок определения приращения магнитного потока, вход которого соединен с выходом датчика магнитного потока, выход - с первым входом блока деления, второй вход которого через блок определения приращения тока возбуждения соединен с выходом датчика тока возбуждения, выход - через последовательно соединенные аналоговый ключ, преобразователь аналог - код и первый дешифратор связан с управляющими входами первого блока коммутации, выход датчика тока возбуждения через последовательно включенные дельта-модулятор, счетчик и второй дешифратор соединен с управляющими входами второго блока коммутации, а выход блока сравнения соединен с управляющим входом аналогового ключа через блок вьщеления модуля. На чертеже приведена функциональная схема устройства. Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 задания, блок 2 сравнения, регулятор 3 с блоком 4 RC- цепей и блоком 5 коммутации в цепи его обратной связи, соединенный через блок 6 управления (систему импульсно-фазового управления) с тиристорным преобразователем 7, включенным в цепь независимой обмотки 8 возбуждения электродвигателя постоянного тока. Выход датчика 8 тока возбуждения соединен со входом датчика 10 магнитного потока. Устройство также содержит блок 11 выделения модуля, аналоговый ключ 12, второй блок 13 коммутации, дешифраторы 14 и 15, преобразователь 16 аналог - код, счетчик 17, дельтамодулятор 18, блок 19 деления, блок 20 определения приращения тока возбуждения и блок 21 определения приращения магнитного потока, вход ко3

тсрого соединен с выходом датчика 10 магнитного потока, выход - с первым входом блока 19 деления, второй вход которого через блок 20 определения приращения тока возбуждения соединен с выходом датчика 9 тока возбуждения, выход.- через последовательно соединенные аналоговый ключ 12, преобразователь 16 аналог - код, и первый дешифратор 14 связан с управляющими входами первого блока 5 коммутации. Выход датчика 9 тЬка возбуждения через последовательно включенные дельтамодулятор 18,счетчик 17 и второй дешифратор 15 соединен с управляют щими входами .второго блока 13 коммутации, а выход блока 2 сравнения соединен с управляющим входом аналогового ключа 12 через блок 11 выделения .модуля.

В данном устройстве применен датчик 10 магнитного потока, определяющий магнитный поток косвенно по току возбуждения. В устройстве может быть применен датчик 10, осуществляющий прямое измерение магнитного потока, например, основанный на эффекте Холла.

Работа устройства происходит следующим образом.

В динамическом режиме, при изменении сигнала на задание потока с выхода блока 1 задания или при отклонении магнитного потока от заданного значения, на выходе блока 2 сравнения появляется сигнал рассогласования, который поступает на вход регулятора3 и вход-блока 11 выделения модуля. Последний вьщает сигнал, который открывает аналоговы ключ 12, которьй, в свою очередь, подключает выход блока 19 деления ко входу преобразователя 1.6 аналог код. Регулятор 3 через систему 6 импульсно-фазового управления воздействует на тиристорный преобразователь 7 таким образом, чтобы изменение магнитного потока привело к устранению рассогласования на входе регулятора 3. Во время переходного процесса сигнал, пропорциональный току воабз ждения, поступает на вход блока 20 определени приращения тока возбуждения, где определяется величина д1 в . Сигнал, пропорциональный магнитному.потоку, с выхода датчика 10 магнитного по1004 4

тока поступает на вход блока 21 определения приращения магнитного потока, где определяется величина ДФ. Сигналы с блоков 20 и 21 посту5 пают на блок 19 деления, на выходе которого получают величину йФ/д1 , которая характеризует наклон кривой намагничивания в данной рабочей точке и пропорциональна па0 раметрам обмотки возбуждения. Так как ключ 12 открыт, то сигнал с выхода блока 19 деления поступает на преобразователь 16 аналог - код, где преобразуется в кодовую комби5 нацию, которая после преобразования в первом дешифраторе 14 (который вычисляет функцию преобразования кодов, если это потребуется) поступает в первый блок 5 коммутации.

0 Блок 5 коммутации осуществляет переключение в блоке R С-цепей 4 таким образом, что регулятор 3 оказывается настроенным на значения параметров обмотки 8 возбуждения, соот5 ветствующие заданной, рабочей точке на кривой намагничивания. Параллельно с этим сигнал с выхода датчика 9 тока поступает на вход дельта-модулятора 18. Последний вырабатьгоает

Q последовательность импульсов, длительность которых зависит от скорости нарастания входного сигнала. Эта последовательность поступает на счетчик 17, преобразуется во втором дешифраторе 15 и поступает на второй блок 13 коммутации, который осущест- (вляет дополнительные переключения в блоке R С-цепей 4, благодаря чему учитьшается влияние скорости изме.- нения тока возбуждения на постоянную затухания вихревьрс токов. Описанные процессы протекают до тех пор,пока рассогласование на входе регулятора 3 не станет равно нулю.

., В этом Случае аналоговый ключ 12 размыкается и отключает блок 19 деления от преобразователя аналог код 16 (последний может находиться в любом из состояний сколь угодно долгое время), а счетчик 17 уста0навливается в нуль (цепи установки не показаны) и отключает корректирующие цепи, коммутируемые блоком 13 коммутации. Устройство перешло в установившийся режим работы.

5

В установившемся режиме работы сигнал на .входе регулятора 3 равен нулю, а на выходе он находится на

уровне, обеспечивающем требуемое значение магнитного потока. Благодаря преобразователю 16 аналог - код набор решающих цепей в блоке.пС-цепей скоммутирован блоком 5 коммутации в соответствии с нахождением рабочей точки на кривой намагничивания.

Таким образом в динамических режимах, благодаря введению дополнительных блоков, определяется ра- . бочая точка на кривой намагничивания и осуществляется настройка регулятора на соответствующие ей параметры обмотки возбуждения, а также дополнительно корректируется настройка регулятора в соответствии со скоростью изменения тока возбуждения. Это позволяет повысить точность регулирования в динамических режимах.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА независимого возбуждения, содержащее последовательно соединенные блок задания, блок сравнения, регулятор с блоком RC -цепей и блоком коммутации в цепи обратной связи, соединенный через блок управления с тиристорным преобразователем, включенным в цепь независимой обмотки возбуждения двигателя, последова тельно соединенные датчики тока возбуждения и магнитного потока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования в динамических режимах, оно дополнительно содержит блок вьщеления модуля, аналоговый ключ, второйблок коммутации, два дешифратора, преобразователь аналог - код, счетчик, дельта-модулятор, блок деления, блок определения приращения тока возбуждения, блок определения приращения магнитного потока, вход которого соединен с выходом датчика магнитного .потока, выход - с первым входом блока деления, второй вход которого через блок определения приращения тока возбуждения соединен i с выходом датчика тока возбуждения, выход - через последовательно сое(Л диненные аналоговый ключ, преобразователь аналог - код и первый дешифратор свя.зан с управляющими входами первого блока коммутации, выход датчика тока возбуждения через последовательно включенные дельтамодулятор, счетчик и второй дешифрасо тор соединен с управляющими входами второго блока коммутации, а выход блока сравнения соединен с управляющим входом аналогового ключа через блок вьщеления модуля.