Устройство для релейного регулирования тока электродвигателя Советский патент 1985 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехликё, частности к управлению электродвигателями постоянного тока с полупроводниковыми прерывателями, и может быть использовано в различных электроприводах постоянного т Известно релейное устройство для регулирования тока электродвигателя, содержащее п лупроводниковый, в частности тиристорный, прерыватель, частотный датчик тока в цепи якоря электродвигателя, формирователь пилообразного напряжения, вход которого соединен с выходом датчика тока, и компаратор, соединенный с выходом формирова теля пилообразного напряжения 1 . В этом устройстве ток якоря электродвигателя преобразуется сначала в последовательность прямоугольных, а затем пилооб разных импульсов, амплитуда которых зави сит от величины тока в электродвигателе. В компараторе происходит сравнение пилообразного напряжения с напряжением уставки, определяющим заданное среднее значение тока, и по результатам сравнения происходит переключение полупроводникового прерывателя. Диапазон регулирования тока в таком ус ройстве определяется шириной зоны нелинейности магнитного материала Датчика тока и не может быть достаточно больши(14. В устройстве не предусмотрена возможность изменения или поддержания на желаемом уровне амплитуды пульсаций тока якоря электродвигателя, что снижает надежность работы устройства. Наиболее близким по техническому реше нию к предлагаемому является устройство для релейного регулирования тока 1лектродвигателя, содержащее полупроводниковый прерыватель, датчик тока, состоящий из шунта, включенного в цепь якоря электродвйгателя, и операционного усилителя, выход которого через резистор соединен с компаратором, выполненным на onepamiонном усилителе, выход компаратора подключен к управляющему входу полупроводникового прерывателя, источник питания и второй резистор 2. Недостачцсом данного устройства является взаимная зависимость регулировки среднего значения и амплитуды пульсаций тока якоря, так как изменение сопротивления как потенциометра датчика тока, так и делителя напряжения приводит к одновременному изменению обоих этих параметров. Кроме того, ослабление потенциометром сигнала с шунта приводит к снижению падежности работы данного устройства. Целью изобретения является повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, что устройство для релейного регулирования тока электродвига1еля, содержащее полупроводниковый прерыватель, датчик тока, состо 11ний из П1унта, вк)гюченного в цепь якоря электродвигателя, и опера1шокного усилителя, выход которого через резистор соединен с компаратором, выполненным на операционном усилителе, выход компаратора подключен к управляющему входу полупроводникового прерывателя, источник питания .и второй резистор, дополнительно Рведены источники напряжения задания амплитуды пульсаций тока и среднего значения тока электродвигателя и амплитудно-импульсный модулятор, аналоговый вход которого подключен к источнику напряжения задания амплитуды пульсаций тока злектродвигателя, импульсный вход соединен с выходом компаратора, а выход модулятора - с неинвертирующим входом операционного усилителя компаратора, инвертирующий вход которого через второй резистор подключен к источнику напряжения задания среднего значения тока электродвигателя. Кроме гого, амплитудно-импульсный модулятор содержит операционный усилитель, резисторы и управляемый ключевой элемент, включенный между неинвертирующнм входом операционного усилителя и шиной источника питания, входь операционного усилителя объединены через резисторы, общая точка которых служит аналоговым входим, а управляющий вход ключевого элемента импульсным входом амплитудно-Импульсного модулятора. На чертеже представлена схема устройства. Устройство содержит полупроводниковый прерыватель 1, датчик тока, состоящий из шунта 2, включенного в цепь якоря злектродвигателя 3, и операционного усилителя 4, выход которого через резистор 5 соединен с компаратором, выполненным на операционном усилителе 6 выход компаратора подключен к управляющему входу полупроводникового прерывателя I. Кроме того, устройство содержит источник 7 напряжения задания амплитуды пульсаций тока, источник 8 напряжения задания среднего значения тока и амплитудно-импульсный модулятор 9, аналоговь1Й вход которого подключен к источнику 7 напряжения, импульсный вход соединен с выходом компаратора, а выход модулятора 9 - с неинвертирующим входом операционного усилителя 6 компаратора, инвертирующий вход которого через резистор 10 подключен к источнику напряжения 8. Амплитудно-импульсный модулятор 9 со держит операционный усилитель 11, резисто 12 и 13 и управляемый ключевой элемент 14, включенный между неинвертирующим входом операционного усилителя 11 и шиной 15 источника питания, входы операционного усилителя 11 объединены через ре.зисторы 12 и 13, общая точка коюрых служит аналоговым входом, а управляющи вход ключевого элемента 14 - импульсны входом амплитудно-импульсного модулятор 9. Якорная обмотка электродвигателя 3 шунтирована диском 16. Устройство работает следующим образом В исходном состоянии на выходе компаратора напряжение положительное, что соответствует разомкнутому состоянию силового ключа прерывателя 1. Ток в якоре электродвигателя 3 отсутствует. Напряжение на выходе операционного усилителя и включенной дифференциальной схеме равно нулю. На аналоговый вход модулятора 9 с источника 7 напряжения подают напряжение и, соответствующее заданному значению амплитуды пульсаций тока электродвигате ля 3, с полярностью, совпадающей с полярностью напряжения на управляющем входе ключевого элемента 14, при которой он разомкнут. При этом на выходе модулятора 9 и неинвертирующем входе усилителя 6 напряжение также равно U и положительно по знаку. На вход устройства от источника 8 напряжения задания среднего значения тока электродвигателя подают положительное напряжение U такое, чтобы на инвертиру ющем входе усилителя 6 напряжение превысило напряжение Ц При этом на выходе компаратора и управляющем входе прерывателя 1 устанавли вается отрицательное напряжение, что ведёт к замыканию его силового ключа. В результате в якоре электродвигателя 3 нар тает ток, сигнал которого с щунта 2, уси ленный операционным усилителем 4, вызывает уменьшение напряжения на инвертирующем входе усилителя 6. Одновременно с изменением полярности напряжения на выходе компаратора происходат изменение состояния ключевого элемента 14, что ведет к смене полярности напряжения на выходе модулятора 9 и 404 неинвертируюшем входе усилителя 6 (напряжение становится отрицательным). В момент, когда ток в якоре электродвигателя 3 достигнет значения, при котором напряжение ча инвертирующем входе усилителя 6 станет отрицательным и по модулю равным Ц, , за счет его большого коэффициента усиления происходит быстрое изменение полярности напряжения на выходе компаратора, следствием чего является размыкание силового ключа прерывателя 1. Ток в якоре электродвигателя 3 начинает уменьшаться, протекая через диод 16. Одновременно с изменением полярности напряжения на выходе компаратора изменяется полярность напряжения и на его неинвертируюшем входе за счет смены состояния ключевого элемента 14. Когда ток в якоре электродвигателя 3 уашдет настолько, что напряжение на инвертирующем входе усилителя 6 станет положительным и достигнет значения капряжения и , повторяется описанный выше процесс, приводящий к замыканию силового прерывателя I. Таким образом, при работе устройства напряжения на обоих входах усилителя 6 измeffяютcя в пределах t (J . При этом среднее значение пилообразного напряжения на ир вертирующем входе всегда равно нулю. Поэтому при изменении напряжения и, пропорционально изменяется и среднее значение напряжения на выходе операционного усилителя 4, т.е. среднее значение тока электродвигателя 3 при неизменном значении его амплитуды пульсаций. При изменении напряжения происходит пропорциональное изменение амплитуды прямоугольных импульсов, т.е. амплитуды модуляция; напряжения на выходе модулятора 9, что ведет к пропорциональному изменению амплитуды пилообразного напряжения на выходе операционного усилителя 4, пропорциональной амплитуде пульсаций тока электродвигателя, при его неизменном среднем значении. Таким образом, в устройстве осуществлятся независимое .раздельное регулирование ак среднего значения, так и амплитуды пульаций тока электродвигателя, что позволяет ри одновременном управлении этими параетрами непрерывно поддерживать оптимальое соотно1иение мехщу ними.

-I-1/2 О

Vio

1

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЛЕЙНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее полуп роводниковый прерыватель, датчик тока, состоящий из шунта, включенного, в цепь якоря электродвигателя, и операционного усилителя, выход которого через резистор соединен с компаратором, выполненным на операционном усилителе, выход компаратора подключен к управляющему BXojQ полупроводникового прерывателя, источник питания и второй. резистор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в. него введены источники f f 4 Sb,i.;uUXS;a.fi«кашкх иутсзв я напряжения задания амш|итуды пульсаций тока и среднего значения тока электродвигателя и амплитудно-импульсный модулятор, аналоговый вход которого подключен к источнику напряжения задания амплитуды пульсаций тока электродвигателя, импульсный вход соединен с выходом компаратора, а выход амплитудно-импульсного модулятора - с неинвертирукяцим входом операционного усилителя компаратора, инвертирующий вход которого через второй резистор подключеи к источнику напряжения задания среднего значения , тока электродвигателя. . . 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, .что амплитудно-импульсный модулятор содержит операционный усилитель, резисторы и управляемый ключевой злемент, включенный между неннвертируюС щим входом операциоиного усилителя и щиной источника питания, входы операционного усилителя оС ьединены через резисторы, общая точка которых служит аналоговым входом, а управляющий вход ключевого элемента импульсным входом амплитудно-импульсного ел модулятора. :0 э