Электропривод постоянного тока Советский патент 1987 года по МПК H02P5/06 

I. в схеме с форсирующим 1 в схеме без форсируИзобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах постоянного тока.

Целью изобретения является повышение качества регулирования электропривода.

На фиг. 1 показана функциональная электрическая схема электропривода постоянного тока; на фиг, 2 - график изменения тока i электродвигателя при циклической пульсирующей нагрузке на валу в функции времени (квази- установившийся режим); на фиг. 3 - график изменения тока двигателя при циклической ударной нагрузке на валу (квазиустановившийся режим); на фиг. 4 - график, изменения отношения токов якоря двигателя в одно и двукратно интегрирующих системах подчиненного регулирования в функции частоты пульсаций нагрузки f; на фиг. 5 - график зависимости отношения тока звеном к току

ющего звена от параметра cf , характеризующего постоянную време ни форсирующего звена при частоте f 4 Гц.

Электропривод постоянного тока содержит электродвигатель 1, подключенный к преобразователю 2 и последовательно соединенные задатчик 3 частоты вращения, задатчик 4 интенсивности, пи-регулятор 5 частоты вращения в 1Ш-регулятор 6 тока, подключенный к входу преобразователя 2, первый коммутационный элемент 7, шунтирующий конденсатор 8 цепи обратной связи ПИ- регулятора 5 частоты вращения, последовательно соединенные тахогенераторы 9 и датчик 10 напряжения, вьгход которого подключен к входу обратной связи пи-регулятора 5 частоты вращения, последовательно соединенные измеритель 11 тока и датчик 12 тока, выход которого связан с входом обратной связи пи-регулятора 6 тока.

Электропривод также содержит формирующее звено 13 с операционным усилителем и резисторно-конденсаторной цепью обратной связи, включающей параллельно соединенные конденсатор 14 и второй коммутационный элемент 15, последовательно соединенные третий коммутационный элемент 16 и блок 17 фиксации амплитуды тока якоря, включающий аналого-цифровой преобразователь 18 и блоки 19 и 20 памяти и смены информации, три компаратора 21-23 с задатчиками 24-26 уровня срабаты- i вания, два триггера 27 и 28 и блок 29 контроля пуска и торможения, имеющий два входа и два выхода, один из которых подключен к управляющему входу третьего коммутационного элемента 16, свободный вывод которого соединен с выходом датчика 12 тока, выход блока 17 фиксации амплитуды тока якоря подключен к входам компаратора, выходы первого 27 и второго 28 триггеров соединены с управляющими входами

соответственно первого 7 и второго 15 коммутационных элементов, первый и второй входы блока 29 пуска и торможения соединены с выходами соответственно задатчика 3 частоты вращения

и датчика 10 напряжения, выходы первого 21 и второго 22 компараторов подключены к первым входам соответственно первого 27 и второго 28 триггеров, вторые входы которых соединены с выходом третьего компаратора 23 и вторым выходом блока 29 пуска и торможения .

Электропривод работает следующим образом.

Электродвигатель 1 питается от ти- ристорного преобразователя 2. Значения напряжения преобразователя определяются уставкой задатчика 3 частоты вращения, а темп разгона - задатчиком 4 интенсшзности.При пуске регулятор 6 тока обеспечивает разгон двигателя с постоянным максимальным моментом на валу. Сигнал обратной связи подается на вход датчика 12 тока от

измерителя 11 тока якоря.

До окончания процесса пуска на вы-г Ходе блока 29 контроля пуска и торможения сигнал отсутствует и третий коммутационный элемент 16 отключает

входную цепь аналого-цифрового преобразователя 18.

После разгона электродвигателя 1 до заданной частоты вращения сигналом с выхода блока 29 третий коммутационный элемент 16 подклочает блок 17 фиксации амплитуды тока к датчику 12 тока. Электродвигатель работает в ква- зиустановившемся режиме вынужденных колебаний. При этом ток якоря изменится по кривой (фиг, 2) под действием пульсирующего момента на валу или по , кривым (фиг. 3) в случае приложения к валу периодического ударного момента.

Регулятор 5 частоты вращения подает задающее напряжение на вход системы управления преобразователя 2 и получает сигнал обратной связи от тахо- генератора 9 через датчик 10 напряжения.

Для минимизации потерь электроэнергии при длительной работе в ква- зиустановившемся режиме в схеме не- прерывно осуществляются сравнение значения амплитуды тока якоря 1, с заданным оптимальным значением экстремума I и соответствующее изменеhi опг

ние структуры звеньев системы регули- рования. С этой целью выходной сигнал датчика 12 тока подается через третий коммутационный элемент 16 на блок 17 фиксации амплитуды тока якоря.

Оптимальное значение экстремума тока 1„оп определяется расчетом из условия ограничения потерь электроэнерги и обеспечения заданного значения первой гармоники частоты вращения двигателя. При отсутствии жестких огра- ничений по амлпитуде пульсаций угловой скорости электропривода Ли) целесообразно принять значение I равным амплитуде колебаний тока в однократно интегрирующей системе подчи- ненного регулирования, настроенной по модульному оптимуму

т Mcftl

1 +

где Mg - амплитуда статического момента на валу; С, - коэффициент момента; ф - магнитный поток; т - постоянная времени инте-

грирования контура тока; Я - угловая частота колебаний

нагрузки.

Если для допустимого значения отклонения угловой скорости справедлив неравенство

т.Аоп «,„ ,

где аы, и 4U)- - амплитуды гармоник

tn Z гт

угловой скорости в

м

СТ

Фг +

. I

одно и двухкратно интегрирующих САР, то соответствующее значение оптимума амплитуды тока нахо-gg

дят из условия

., /1 +

. Мет п

т.опт-С„Ф

„«

1 + 64TfSl

Q g

2о и 25

35

g

50

-gg

„«

l

Задатчики 24 и 25 выдают устапки оптимального значения экстремума тока 1 р соответственно первому и второму компараторам 21 и 22, причем уставка задатчика 25 несколько пре- вьппает уставку задатчика 2Д.

Ввиду того, что сигнал с триггера 28 снимается с инверсного выхода, при 1 1 на управляющем электроде второго коммутационного элемента 15 есть напряжение, конденсатор 14 шунтируется и форсирующее звено 13 превращается в пропорциональное.

Если с ростом нагрузки на валу или частоты пульсирующего момента либо частоты следования импульсов циклической ударной нагрузки амплитуда тока якоря превысит 1 на определенное задатчиком 24 значение, срабатывает выходной триггер 27 компаратора 21. При этом поступает н апря- жение на управляющий электрод первого коммутационного элемента 7.

Конденсатор 8 шунтируется, регулятором -5 становится пропорциональным. В соответствии с фиг. 4 в зоне наиболее распространенных частот 1-5 Гц и более амплитуда тока якоря существенно уменьшается. Если при дальнейшей работе вторично возникает условие 1 Irn.onr и сигнал превысит уставку задатчика 25, появляется напряжение на выходе компаратора 22, на инверсном выходе триггера 28 и соответственно на управляющем элект- роде второго коммутационного элемента 15 сигнал исчезает и в схему вводится конденсатор 14. Звено 13 становится форсирующим, что приводит к уменьшению амплитуды тока якоря в соответствии с кривой на фиг. 5.

Если во время работы механизма при уменьшении амплитуды момента на валу электропривода либо его частоты амплитуда тока якоря снизится до установленного задатчиком 26 значения, на выходе третьего компаратора 23 формируется сигнал, возвращающий триггеры 27 и 28 в исходные состояния. В схему вновь вводится конденсатор 8, а конденсатор 14 шунтируется. Третий коммутационный элемент 16 отключает вход блока 17 фиксации амплитуды тока якоря. Схема возвращается в исходное состояние Аналогичные переключения происходят в схеме при остановке электропривода, когда задатчик 3 частоты вращения переводят в нулевое положение. После окончания замедления электродвигателя 1 на выходе блока 29 контроля пуска и торможения формируется сигнал О, возвращающий триггеры 27 и 28 в исходное состояние.

Предлагаемый электропривод уменьшает вынужденные колебания тока силовой цепи в широком диапазоне частот, что обеспечивает снижение потерь IQ мутационный элемент, включенный между выходом датчика тока и входом блока фиксации амплитуды тока якоря, три компаратора с задатчиками уровня срабатьшания, два триггера и блок

15 контроля пуска и торможения,.имеющий два входа и два выхода, один из которых подключен к управляющему входу третьего кокмутационного элемента, выход блока фиксации амплитуды тока

2Q якоря подключен к входам компараторов, выходы первого и второго триггеров соединены с управляющими входами соответственно первого и второго коммутационных элементов, первый и второй

25 входы блока контроля пуска и торможения соединены с выходами соответственно задатчика частоты вращения и датчика напряжения, выходы первого и второго компараторов подключены к

30 первым входам соответственно первого и второго триггеров, вторые входы которых соединены с выходом третьего компаратора и вторым выходом блока контроля пуска и торможения.

электроэнергии в двигателе и преобразователе.

Формула изобретения

Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, подключенный к преобразователю и последовательно соединенные задатчик частоты вращения, задатчик интенсивности, пи-регулятор частоты вращения и ПИ- регулятор тока, подключенный к входу преобразователя, первый коммутационный элемент, шунтирующий конденсатор в цепи обратной связи ПИ-регулятора частоты вращения, последовательно соединенные тахогенератор и датчик напряжения, выход которого подключен к входу обратной связи ПИ-регулятора частоты вращения, последовательно соединенные измеритель тока и датчик тока, отличающийся тем, что, с целью повьшения качества регулирования, в него введены форсирующее

звено с резисторно-конденсаторной цепью обратной связи и включенный между выходом датчика тика и входом обратной связи ПИ-регулятор тока, второй коммутационный элемент, шунтирующий конденсатор цепи обратной связи форсирующего звена, блок фикса ции амплитуды тока якоря, третий ком

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока. Целью изобретения является повьшение качества регулирования электропривода. Электропривод содержит формирующее звено 13 с операционным усилителем и резисторно-конден- саторной цепью обратной связи. Блок 17 фиксации амплитуды тока якоря включает аналогово-цифровой преобразователь 18 и блоки 19 памяти и смены информации 20, три компаратора 21, 22 и 23 с за- датчиками 24, 25, 26 уровня срабатывания. В данном электроприводе в широком диапазоне частот уменьшаются вынужденные колебания тока силовой цепи. 5 ил. с Z5 LZZl-J (/) Фиг.

0}1/г.2

Фиг.З

125

75

Гц

Фиг А

г 3 5 фиг. 5

V

Редактор Л. Гратилло

Составитель В. Трофименко

Техред Л.Сердюкова Корректор А. Обручар

Заказ 4243/54Тираж 659Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4