Электропривод Советский патент 1989 года по МПК H02P5/06 

m Г НГМ- -Ц2 ч -

ел

о о ел

о

со

3150650

Изобретение относится к электротехнике и может быть использоварю в электроприводах с упругой связью между электродвигателем и механизмом.

Цель изобретения - повьпиение надежности.

На фиг. 1 представлена схема электропривода; на фиг. 2 - зависимости

для относительной величины оптимальной постоянной времени цепи гибкой обратной связи по току якорной цепи CCT функции отношения частоты возмущающего момента CJg к частоте собственных колебаний w , на фиг. 3 - схема функционального преобразователя.

Электропривод содержит последовательно включенные задатчик 1 скорости вращения, регулятор 2 частоты вращения с блоком 3 ограничения в цепи обратной связи и регулятор 4 тока якоря с подключенными, к их входам датчиками частоты вращения 5 и тока 6, управляемый преобразователь 7, вы- ход которого подключен к якорной цепи электродвигателя 8. Кроме того, электропривод содержит датчик 9 производной тока, множительное устройство 10 и функциональный преобразова- тель 11, при этом первый вход 12 множительного устройства 10 соединен с выходом датчика 9 производной тока, второй вход 13 множительного устройства 10 подключей к выходу функционального преобразователя 11, вход которого соединен с выходом датчика 5, а выход множительного устройства 10 соединен с входом регулятора 2. Электродвигатель 8 через уп- ругую связь 14 соединен с механизмом 15.

Функциональный преобразователь 11 (фиг. 3) содержит усилитель 16 с ре- зисторами.17 в цепи обратной связи, к входу которого подключены резистор 18, а также две параллельные цепи, одна из которых состоит из стабилитрона 19 и резистора 20, а другая

из инвертора 21, стабилитрона 22 и резистора 23.

Электропривод работает следующим образом.

Регулятор 2 частоты вращения с блоком 3 ограничения, имеющим нелинейную характеристику типа зона на- сьвдения, обеспечивает поддержание заданной задатчиком 1 скорости вра

0

5

0 5 0 5 О

5

0

5

34

щения путем сравнения заданной и действительной скорости, измеряемой датчиком 5, а также ограничение задания на ток якоря, поддерживаемый регулятором 4 тока, путем сравнения заданного и действительного, измеряемого датчиком 6 тока, значений тока якоря воздействием на напряжение преобразователя 7.

На первый вход 12 множительного устройства 10 поступает напряжение с выхода датчика 9 производной тока якоря, на второй вход 13 этого устройства поступает напряжение с выхода функционального преобразователя 11, а напряжение с выхода множительного устройства 10 подается на вход регулятора 2 частоты вращения электродвигателя 8.

Коэффициент усиления цепи гибкой отрицательной обратной связи по току якоря, т.е. постоянная времени ст пропорциональна величине напряжения на входе 13 множительного устройст- ва 10.

Это напряжение изменяется в функции частоты вьшужденных колебаний uig, которая пропорциональна скорости электродвигателя 8, с помощью функционального преобразователя 11 таким образом, чтобы для каждого значения частоты (л) в обеспечивалась оптимальная постоянная времени цепи ги бкой обратной связи по току якоря TC.T при которой имеет место минимальное значение амплитуды вынужденных колебаний момента в упругой связи М ,.

Электропривод имеет пропорциональный регулятор 2 и пропорционально- интегральный регулятор А тока. Передаточная функция этого электропривода связанного через упругую связь с механизмом, при внешнем возмущающем воздействии моменте М при выходной величине - моменте М, в упругой связи механизма описывается уравнением

к,(р;,,+ р, -..): с„+

р p(t + v) р, + )

где К - ,( , + 1) - коэффициент,

характеризу- Ю1ЦИЙ соотношение моментов инерции

Т ст ст

),

, -/ c(,

А 3

(I,

W, )

Р, со,

При j

подстановке u)s

двигателя I и механизма

Iii

aijj- относительная величина постоянной времени Т контура гибкой обратной связи по току; частота собственных колебанийдвухмассовой системы; С - жесткость

упругой связи,

степень электрического демпфирования;коэффициент жесткости статической механической характеристики при замкнутой САР;

относитель- ная величина комплексной переменной Р преобразованияЛапласа. в (1) значения

дэ

получаем уравнение амп1 - u)o итудно-частотной характеристики

f - относительная частота во змущающего момента Мд.

Зависимость (3) можно представить виде уравнения

где

г

1-СТ

А В D

А

В - D

0.

Лг 2 Лт 2(p..j - /3„ )

/S, о

(4)

(5) (6) (7)

Значение постоянной времени контура гибкой связи по току f пропорционально коэффициенту усиления цепи этой обратной связи, т.е. пропорционально напряжению на выходе функционального преобразователя 11 - U wrii поступающему на вход 13 множительного устройства 10:

м

(8)

Реализация приведенных на фиг. 2 оптимальных зависимостей обеспечивается характеристикой функционального преобразователя 11. Напряжение на входе этого преобразователя пропорционально скорости электродвигателя, т.е. частота возмущанедего момента

и

В)с 11

KjU)B

(9)

35

Зависимости, приведенные на фиг. 2, при частоте вынужденных колебаний U) и 7 u)j ,могут быть аппроксимированы

уравнением

ст

1

±LL

V 1.1 /

U).

Кз

U). - ы, -j -,

( V. °) к,.

LOr

(10)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в механизмах с упругой связью между электродвигателем и механизмом. Целью изобретения является повышение надежности. Электропривод содержит множительное устройство 10, выход которого подключен к входу регулятора 2. Входы множительного устройства подключены к датчику 9 производной тока и к функциональному преобразователю 11. В данном устройстве при изменении постоянной времени τ_CT в функции частоты Ω_B поддерживается минимально возможное значение момента в упругой связи, т.е. имеет место эффективное демпфирование механических колебаний для каждой частоты возмущающего момента. 3 ил.

f(ы.

ш„

V

J К,)

Исследование уравнения (2) на экстремум по варьируемому параметру приводит к следующей зависимости для оптимального значения

ст

- ст

-J

ст

,(о(, « iPi) ( () - (, , ) о (3)

/з, ( V

(0 К,( v -t-E ); с, ЧЕ - 1) о(, - 1)(К, V - V),

о(с (K,) (1 -

2)

ст

(3)

1

45,

50

где К

3

КА D.- Ст

коэффициенты пропорциональности;

начальное значение DCT, соответствующее частот

Ы и)в,.

При малых частотах U)g, соответствующих значениям ). когда амплитуда вынужденных колебаний момента М мала, целесообразно поддерживать неизменное значение постоянной времени, равное Ос , для чего необходимо иметь при ы в ш. неиз- менное напряжение на выходе функционального преобразователя 11, определяемое согласно равенству (8) зависимостью

бих n

К,

(11)

Характеристика функционального преобразователя 11, т.е. зависимость 5 между его выходным и входным напряжением,

и«... „ - f(Ue, „)

при U) J u)j, определяется в результате совместного решения уравнений (8) и (10) и определяется выражением i

- l - (Цбх и К,

- to

Bi

w,

К j + (Kg

--. л

. 2)

Характеристика функционального преобразователя 11 по уравнениям (10) и () может быть реализована с помощью диодного функционального преобразо- вателя, схема которого приведена на фиг. 3.

При изменении постоянной времени Ср в функции частоты и/ по уравнению (4), т.е. согласно кривым фиг. 2, поддерживается минимально возможное значение момента в упругой связи, т.е. имеет место наиболее эффективное демпфирование электроприводом механических колебаний для каждой частоты возмущающего момента. Формулаизобретения

Электропривод, содержащий электродвигатель, связанный с механизмом

посредством упругой связи, вентильный преобразователь, подключенный к якорной цепи электродвигателя, последовательно соединенные блок задания, регулятор частоты вращения и регулятор тока с подключенными к их входам соответственно датчиками частоты вра щения и тока, а также дат Лк производной тока, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнительно введены множительное устройство и функциональный преобразователь, причем первый вход множительного устройства соединен с выходом датчика производной тока якоря, второй вход множительного устройства подключен к выходу функционального преобразователя, входом соединенным с выходом датчика частоты вращения, а выход множительного устройства подключен к входу регулятора скорости, при этом функциональный преобразователь реализует зависимость

;,, А + г„в - D

О,

где С )

. - постоянная времени цепи гибкой отрицательной обратной связи по току якоря) ы р- частота собственных колебаний двухмассовой системы электропривода с упругой связью; A,B,D - коэффициенты зависящие, от

скорости вращения дЬигате- ля.

25

20 15 Ю

0,2 (JB, 6Л

19

CJ

0,8 1,0 Фиг,2

1,2 /, (о

Н.

о

18

20

«