Электропривод с адаптивным регулятором скорости Советский патент 1990 года по МПК H02P5/06 

Фиг.1

ИэоГфетение относится к электротехника и может быть использовано для регулирования скорости электродвига- тфля.

Целью изобретения является повышение быстродействия при одновременном улучшении качества переходных процессов .

На фиг. 1 представлена схема электропривода; на фиг. 2 - схема блока контроля перехода ошибки регулирования через ноль.

Электропривод содержит последовательно соединенные первый элемент II сравнения, пропорционалъно-интеграл операционный усилитель 2, размы- к ающий контакт переключателя 3, общий вывод которого является выходом регулятора, скорости, к которому под- ключей задающий, вход второго элемента 4 сравнения, второй вход которого соединен с датчиком 5 тока якоря, а врход подключен к последовательно соединенным регулятору 6 тока, тиристорн|ому преобразователю 7 и электродвигателю 8 с датчиком 9 скорости, вы- которого подключен к второму вхо- Ду первого элемента 1 сравнения, пер- формирователь 10 коротких импуль- ров, вход которого соединен с первым входом первого элемента 1 срав- , TV-триггер И, V-вход послед- t|tero объединен с его выходом, к ко- topoMy подсоединен управляющий вход переключателя 3, замыкающий контакт Которого подключен к первому выходу блока 1 2 контроля перехода ошибки регулирования через нуль, вход Лоследнего соединен с выходом первого элемента сравнения. В электропривод дополнительно введены двухполюсный замыкающий ключ 13, второй формирователь 14 коротких импульсов и блок 15 запаздывания, при этом первые Вход и выход двухполюсного замыкающего ключа 14 подключены параллелЕг- но конденсатору 16 в цепи обратной связи операционного усилителя 2, управляющий вход ключа 13 соединен с выходом TV-триггер, второй вход ключа 13 соединен с выходом второго формирователя коротких импульсов, второй выход этого ключа присоединен к Т- входу TV-триггера, а вход второго формирователя коротких импульсов подключен к второму выходу блока 12 контроля перехода ошибки регулирования через.нуль, вход блока 15 запаздыва

5 0 5 0 § 5

0

0

ния подключен к выходу первого формирователя 10 коротких импульсов, а его выход соединен с S-входом TV- триггера 11.

Блок 12 контроля перехода ошибки регулирования через нуль имеет релейную характеристику. Этот блок выполнен на операционном усилителе 17 (фиг.2), во входной цепи которого включен резистор 18, а в цепь обратной связи введен стабилитрон 19. Напряжение пробоя стабилитрона 19 определяет значение сигнала на выходе 20 блока 12, поступающего на формирователь 14 коротких импульсов. Напряжение на выходе 21 блока 12 регулируется потенциометром 22 в соответствии с необходимым сигналом задания регулятору 6 тока в переходных режимах разгона, торможения и реверса.

Электропривод работает следующим образом.

В установившемся режиме работы при постоянном значении сигнала задания скорости U3 на выходе элемента 1 сравнения напряжение равно нулю, поскольку фактическая скорость двигателя равна заданной. TV-триггер 11 находится в состоянии логического О, гри этом на его V-входе также имеется сигнал логического О, запрещающий работу триггера по Т-входу, Поскольку напряжение, поступающее с выхода триггера 11 на управляющий вход замыкающего ключа 13 равно нулю, этот ключ разомкнут, поэтому в цепь обратной связи усилителя 2 введен конденсатор 16.

Сигнал на управляющем входе переключателя 3, поступающий с выхода TV-триггера, также равен нулю, поэтому размыкающий контакт этого переключателя оказывается замкнутым, он подключает выход усилителя 2 к задающему входу элемента 4 сравнения. Таким образом, в работу введен пропорционально-интегральный усилитель 2, обеспечивающий высокую точность поддержания заданной скорости двигателя .

При набросе (увеличении) положительного сигнала задания скорости U3 появляется положительный сигнал ошибки на- выходе элемента 1 сравнения и соответствующее ему отрицательное неизменное напряжение на выходе блока 12. При набросе сигнала задания па выходе формирователя 10 появляется короткий импульс, который через малый интервал времени, определяемый блоком 15 запаздывания, поступает на S-вход TV-тригера 11, при это осуществляется перевод триггера в состояние логической . Ключ 13 при этом замыкается и шунтирует конденсатор 16, а переключатель 3 соединяет задающий вход элемента 4 сравнения с первым выходом блока 12 контроля, отрицательное напряжение которого является сигналом задания регулятору 6 тока на участке разгона.

Требуемая интенсивность разгона обеспечивается с помощью потенциометра 22 блока 12 (фиг.2). Одновременно переходом триггера в состояние логической 1 появляется напряжение на его V-входе, т.е. снимается запрет на работу триггера по Т-входу.

Блок 15 запаздывания введен для того, чтобы исключить влияние формирователя коротких импульсов на состояние TV-триггера 11 в начале переходного процесса, обусловленного изменением сигнала задания скорости.

С этой целью время задержки блока 15 выбирается несколько большим, чем длительность короткого импульса формирователя 14.

В рассматриваемом режиме при на- бросе положительного сигнала задания скорости, на выходе формирователя J4 появляется короткий импульс. Однако к моменту поступления сигнала на S-вход TV-триггера от блока 15 запаздывания и последующего перехода этого триггера в состояние логической 1, короткий импульс на выходе формирователя 14 успевает уже исчезнуть, т.е. исключается влияние формирователя 14 на состояние TV-триггера в начале переходного процесса.

Когда скорость электродвигателя достигает заданной величины, сигнал ошибки на выходе элемента 1 становится равным нулю, при этом напряжение на выходе блока 12, имеюшего релейную характеристику, изменяет полярность. Поэтому на выходе формирователя 14 появляется короткий импульс, который через замкнутый ключ 13 поступает на Т-вход TV-триггера 11 и переводит его в состояние логического О. Ключ 13 при этом размыкается и перестает шунтировать конденсатор 16 в цепи обратной связи усилителя 2, а переключатель 3 соединяет элемент 4 сравне0

0

5

ния с выходом усилителя 2. Таким образом, пропорционально-интегральный регулятор скорости включается в работу при равенстве фактической и заданной скоростей с разряженным конденсатором 16. Благодаря этому обеспечивается исключение этапа переходного процесса, обусловленного переключением структуры регулятора скорости в момент достижения скоростью двигателя заданного значения.

При сбросе (уменьшении) положительного сигнала задания скорости появля- 5 ется отрицательный сигнал ошибки на выходе элемента 1 сравнения и соответствующее ему положительное неизменное напряжение на выходе блока 12. При этом на выходе формирователя 10 появляется короткий импульс, который через блок 15 запаздывания поступает на S-вход TV-триггера и переводит его в состояние логической 1. Ключ 13 при этом замыкается и шунтирует конденсатор 16, а переключатель 3 соединяет первый вход элемента 4 сравнения с первым выходом блока 12 контроля, положительное напряжение которого является сигналом задания регулятору 6 тока в режиме торможения двигателя при переходе с более высокой на более низкую положительную скорость вращения .

Одновременно появляется сигнал на V-входе TV-триггера, снимающий запрет на его работу по Т-входу. Блок 15 запаздывания исключает влияние формирователя 14 коротких импульсов на состояние TV-триггера в начале переходного процесса торможения двигателя при отработке сигнала на снижение скорости.

При достижении заданной скорости сигнал ошибки на выходе элемента 1 становится равным нулю, поэтому напряжение на выходе блока 12 изменяет полярность. Это вызывает появление короткого импульса на выходе формирователя 14, который поступает на Т-вход TV-триггера и переводит его в состояние логического О. При этом восстанавливается р абота системы управления с пропорционально-интегральным регулятором скорости, аналогично рассмотренному для режима наброса сигнала задания скорости. Во всех других динамических фежимах, обусловленных изменением сигнала задания скорости, в том чис0

5

0

5

0

5

.tie наброса, либо сброса отрицатель- Ного сигнала задания скорости, в ре- Жиме реверса двигателя путем изменения полярности сигнала задания с Положительной на отрицательную, либо с отрицательной на положительную, регулятор скорости работает подобно описанному для режимов наброса либо сброса положительного сигнала зада- Ния скорости.

I

Таким образом, быстродействие и

улучшение качества переходных процессов привода увеличивается за счет исключения переходного процесса при переключении структуры регулятора скорости с пропорциональной на пропорционально-интегральную в момент достижения электродвигателем задан- «ой скорости, причем указанное уве- ричение быстродействия обеспечиваетс во всех динамических режимах разгона торможения и реверсирования привода.

Формула изобретения

Электропривод с адаптивным регулятором скорости, содержащий электро- цривод постоянного тока, якорная обмотка которого подключена к ти- ристорному преобразователю, последовательно соединенные первый элемент сравнений, иропорционалъно-ин- тегральный усилитель, размыкающий контакт переключателя, общий вывод которого образует выход регулятора скорости, второй элемент сравнения, регулятор тока, выход которого под- ключен к входу тиристорного преобразователя, датчики скорости и тока, выходы которых подключены соответственно к вторым входам первого и второго элементов сравнения, первый формирователь коротких импульсов, вход которого подключен к первому входу первого элемента сравнения, TV-триггер, V-вход которого объединен с его выходом и подключен к управляющему входу переключателя, блок контроля перехода ошибки регулирования через ноль, вход которого соедин с выходом первого элемента сравнения а первый выход соединен с замыкающим контактом переключателя, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия при одновременном улучшении качества переходных процессов, в него дополнительно введены двухполюсный замыкающий ключ, второй формирователь коротких импульсов и блок запаздывания, при этом первые вход и выход двухполюсного замыкающего ключа подключены параллельно конденсатору в цепи обратной связи операционного усилителя, управляющий вход упомянутого ключа соединен с выходом TV-тригера, второй вход этого ключа - с выходом формирователя коротких импульсов, второй выход ключа подключен к Т-входу TV-триггера, а вход втрого формирователя коротких импульсов подключен к второму выходу блока контроля переходов ошибки регулирования через ноль, вход блока запаздывания подключен к выходу первого формирователя коротких импульсов, а его выход соединен с S-входом TV-триггера .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока. Цель изобретения - повышение быстродействия при одновременном улучшении качества переходных процессов. Электропривод содержит пропорционально - интегральный усилитель 2, соединенный последовательно с переключателем 3, TV-триггер 11, S - вход которого соединен с блоком 15 запаздывания, T - вход через ключ 13 - с вторым формирователем 14 коротких импульсов. Выход триггера 11 соединен с переключателем 3. В данном электроприводе введение пропорционально-интегрального усилителя 2 обеспечивает повышение быстродействия во всех динамических режимах электропривода только после достижения скоростью электродвигателя заданного значения. 2 ил.

Составитель М. Кряхтунова Редактор М. Бланар Техред Л.Сердюкова

Заказ 288

Тираж 456

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Фиг.I

Корректор В.Кабаций

Подписное