Электропривод с двухзонным регулированием скорости Советский патент 1991 года по МПК H02P5/06 

1

(21)4399776/07 (22) 30.03.88 (46)23.04.91. Бюл. № 15

(71)Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения

(72)А.Г. Иванов (53)62-83:621.314.5(088.8)

(56)Тарное В.К., Рабинович В.Б. и Вишне- вецкий Л.М. Унифицированные системы автоуправления электроприводом в металлургии. - М.: Металлургия, 1977, с. 140.

Авторское свидетельство СССР № 836747. кл. Н 02 Р 5/06, 1979. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД С ДВУХЗОННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ СКОРОСТИ

(57)Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматизированному электроприводу, и может быть использовано в

f

электроприводах с двухзонным регулированием. Цель изобретения - улучшение характеристик электропривода. Для достижения цели в электропривод, содержащий электродвигатель, систему управления напряжением на якоре и управляемый преобразователь 2 в цепи возбуждения, в цепь управления которого включены пропорционально-интегральный регулятор 9 тока возбуждения с узлом регулируемого ограничения выходного напряжения и регулятор 12 ЭДС, введен диод, включенный между выходом регулятора ЭДС и управляющим входом узла регулируемого ограничения выходного напряжения регулятора тока возбуждения. Изобретение позволяет улучшить статические и динамические характеристики электропривода. 1 ил.

Ј

О

4 CJ N СО

Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматизированному электроприводу, и может быть использовано в электроприводах с двухзонным.регулированием скорости.

Цель изобретения - улучшение характеристик электропривода.

На чертеже изображена функциональная схема электропривода.

Электропривод с двухзонным регулированием скорости содержит электродвигатель постоянного тока и два управляемых преобразователя 1 и 2, выход первого из которых лодключен к якорной обмотке 3, а выход второго - к обмотке 4 возбуждения электродвигателя, систему 5 управления напряжением на якорве, входы которой соединены с задатчиком 6 скорости и датчиками скорости 7 и тока 8 якоря, включенный в цепь управления преобразователя 2 пропорционально-интегральный регулятор 9 тока возбуждения, входы которого подключены к задатчику 10 и датчику 11 тока возбуждения с узлом регулируемого ограничения выходного напряжения, регулятор 12 ЭДС, соединенный входами с за- датчиком 13 и датчиком 14 ЭДС, а также диод 15, включенный между выходом регулятора 12 ЭДС и управляющим входом напряжения регулятора 9 тока возбуждения.

К входу системы 16 импульсно-диодово- го управления преобразователя 2 через логический элемент ИЛИ 17 подключен задатчикИЗ минимального значения тока возбуждения,

Ограничение выходного напряжения регулятора 9 тока возбуждения осуществляется при помощи резистора 19, включенного на выходе регулятора.

Пропорционально-интегральный регулятор 12 ЭДС содержит операционный усилитель 20, в цепь обратной связи которого включена RC-цепь из резистора 21 и конденсатора 22 и блокирующий диод 23, а также узел 24 ограничения выходного напряжения регулятора 12 ЭДС.

Кроме того, на чертеже обозначены сигналы:

Пз - сигнал задания скорости двигателя;

IB.H - сигнал задания номинального тока возбуждения электродвигателя;

to.c. - сигнал обратной связи по току возбуждения;

IB.мин - сигнал задания минимального тока возбуждения;

Уд.н - сигнал задания номинального напряжения (ЭДС) электродвигателя;

Uo.c - сигнал обратной связи по напряжению (ЭДС) электродвигателя;

Ui, U2 - сигналы на выходе соответст венно регуляторов 9 и 12;

Uorp - сигнал блока ограничения напряжения в регуляторе 12.

Электропривод работает следующим

образом.

Регулирование скорости двигателя осуществляется задатчиком б скорости. До номинальной скорости это регулирование

осуществляется изменением напряжения на якоре 3, которое последний получает от преобразователя 1. При этом в системе 5 регулирования происходит обработка сигналов задающего датчика скорости 7 (тахогенератора) и обратной связи по току якоря с датчика 8. Система 5, как правило, содержит ПИ-регулятор скорости и ПИ-регулятор тока якоря. При регулировании скорости до ее номинальной величины канал регулирования тока возбуждения обеспечивает номинальную величину тока возбуждения, что достигается регулятором 9, который воздействует через систему 16 на преобразователь 2, к которому подключена обмотка 4 возбуждения. В этом случае регулятор ЭДС (напряжения) электродвигателя находится в насыщении и его выходное напряжение U2 при настройке ограничивают блоком 24 до величины напряжения измакс- определяющего наибольшее выходное напряжение

преобразователя 2. Таким образом в первой

зоне регулирования ie н. const) блок 24

ограничения обеспечивает U2 UiMaKC.

Дальнейшее повышение скорости от

номинальной до максимальной осуществляется каналом регулирования тока возбуждения. В этом случае за счет некоторого малого изменения напряжения якоря двигателя относительно номинальной величины,

которое передается на ПИ-регулятор 12 через датчик 14, происходит снижение напряжения U2, что благодаря элементам 15 и 19 приводит к ограничению напряжения Ui на выходе регулятора 9 и уменьшению напряжения на выходе преобразователя 2 и тока в обмотке 8 возбуждения.

Поддержание номинального напряжения ЭДС на якоре электродвигателя осуществляется астатическим регулятором 12.

Здесь регулятор 12 является регулируемым опорным напряжением для регулятора 9, величина выходного сигнала которого является функцией скорости двигателя: по мере увеличения скорости от номинальной до

максимальной опорный сигнал U2 уменьшается, а следовательно, снижается и сигнал Ui, и ток в обмотке 4 возбуждения.

В переходных режимах за счет ограничения сигнала U2 при помощи блока 24 имеем оптимальное время регулирования тока возбуждения. При отсутствии ограничения сигнала U2 усилитель 20 в переходных режимах мог бы переходить в насыщение, в результате перерегулирование ЭДС электродвигателя было бы значительно большим, т.к . воздействие регулятора 12 на регулятор 9 началось бы после достижения U2 Ui . А это, как показано выше, может привести к ухудшению заполнения токовой диаграммы и замедлению переходных процессов при пуске (реверсе) или к аварийному режиму прорыва инвертора. Минимальное значение тока возбуждения задается задатчиком 18. При неисправности в цепи регуляторов 9 и 12 благодаря элементу ИЛИ 17 ток возбуждения не может быть меньше минимальной величины. При этом задание минимальной величины тока возбуждения благоприятно сказывается на процессах регулирования скорости электродвигателя при ослаблении поля. Действительно, в процессе регулирования, особенно при максимальной скорости электродвигателя, сигналы Ui и U2 могут резко изменяться вплоть до малого и нулевого значения, что при отсутствии узлов 18 и 17 привело бы к резкому уменьшению тока возбуждения и чрезмерному возрастанию в динамике скорости электродвигателя. В результате в замкнутой системе регулирования возникали бы нежелательные автоколебания. Задатчик 18 и элемент ИЛИ 17 позволяют осуществить ограничение сигнала на входе СИДУ 16 снизу, а блок 24 ограничения - ограничить этот сигнал сверху.

0

Преимуществом двухзонного электропривода является улучшение качества за счет улучшения динамических и статических характеристик электропривода и повышение надежности. Это выражается в обеспечении более высокой степени устойчивости (отсутствие автоколебаний), меньшего перерегулирования по ЭДС при регулировании скорости электродвигателя по второй зоне, а также в получении минимального статиз- ма.

Формула изобретения Электропривод с двухзонным регулированием скорости, содержащий электродвигатель постоянного тока и два управляемых преобразователя, выход первого из которых подключен к якорной обмотке, а выход второго - к обмотке возбуждения электродвигателя, систему управления напряжением на якоре, входы которой соединены с задатчиком скорости и датчиками скорости и тока якоря, включенный в цепь управления второго преобразователя пропорциональноинтегральный регулятор тока возбуждения, входы которого подключены к задатчику и датчику тока возбуждения, с узлом регулируемого ограничения выходного напряжения и регулятор ЭДС, соединенный своими

входами с задатчиком и датчиком ЭДС, от- личающийся тем, что, с целью улучшения характеристик электропривода, в него введен диод, включенный между выходом регулятора ЭДС и управляющим входом узла регулируемого ограничения выходного напряжения регулятора тока возбуждения.