Электропривод постоянного тока Советский патент 1992 года по МПК H02P5/06 

JV-

первый вход которого соединен со вторым входом блока 8 управления, третьим входом соединенного с выходом регулятора 11 тока.

Блок 8 управления содержит задатчик

14,первый, второй и третий компараторы

15,16 и 17, триггер 18, логический элемент И 19, логический элемент ИЛИ 20 и логический элемент И-НЕ 21, первым входом соединенный с инвертирующим входом первого компаратора 15, неинвертирующий выход которого является первым выходом блока 8 управления, первый вход является первым входом блока 8 управления, а второй вход соединен с первым выходом задатчика 14, вторым выходом соединенного с первым входом второго компаратора 16, второй вход которого является вторым входом блока 8 управления, а инвертирующий выход соединен со вторым входом логического элемента И-НЕ 21 и с 1-входом триггера 18, К-вход которого соединен с выходом логического элемента И 19, первый вход которого соединен с выходом логического элемента И-НЕ 21, а второй вход соединен с выходом логического элемента ИЛИ 20, первым входом соединенного с неинвертирующим выходом первого компаратора 15, а вторым входом соединенного с инвертирующим выходом третьего компаратора 17, первый вход которого соединен с третьим выходом задатчика 14, а второй вход является третьим входом блока 8 управления, вторым выходом которого является инвертирующий выход триггера 18.

Электропривод постоянного тока работает следующим образом.

До появления сигнала задания на выходе задатчика 9. с первого выхода блока 8 управления на управляющий вход первого ключа 6 воздействует сигнал логического нуля и размыкает его, отключая регулируемый ограничитель. Со второго выхода блока 8 управления в это время воздействует сигнал логической единицы и замыкает второй ключ 7, шунтируя цепь обратной связи регулятора 11 тока. Такое состояние ключей исключает возможность самопроизвольного вращения электродвигателя 1.

Как только сигнал Ug с задат чика 9, воздействующий на второй вход блока 8 управления, достигает предварительно установленного минимального уровня Uni, на втором выходе блока 8 управления формируется сигнал логического нуля и размыкает второй ключ 7, который расшунтирует регулятор 11 тока, обеспечивая готовность схемы электропривода к регулированию частоты вращения. При этом на входах регулятора 10 частоты вращения

осуществляется сравнение сигнала задания с сигналами отрицательной обратной связи по частоте вращения Da, снимаемого с датчика 2 частоты вращения, и положительной

обратной связи по току якоря и/ч, снимаемого с усилителя 4 с регулируемым коэффициентом передачи, а на выходе формируется разностный сигнал Uio, который на входе регулятора 11 тока сравнивается с выходным сигналом УЗ датчика 3 тока.

Нарастание сигнала Uii на выходе регулятора 11 тока, воздействующего на вход системы 12 импульсно-фазового управления, сопровождается пропорциональным

нарастанием выпрямленного силового напряжения Ui3 на выходе вентильного преобразователя 13, питающего якорную цепь электродвигателя 1. Так как при появлении напряжения Ui3 якорь неподвижен и ЭДС

электродвигателя 1 отсутствует, в его якорной цепи появляется большой пусковой ток, величина которого ограничивается на заданном постоянном уровне In ограничением выходного сигнала регулятора 10 частоты

вращения на постоянном максимальном уровне

UiOmax K3ln,

где Кз - коэффициент передачи датчика 3 тока.

В момент пуска электродвигателя 1 и вращения его на малых оборотах усилитель 4с регулируемым коэффициентом передачи

имеет малое усиление. При этом входные сигналы регулятора 10 частоты вращения оказываются соизмеримыми и положительная обратная связь по току с усилителя 4 проявляется достаточно сильно, обеспечивая достаточную жесткость механической характеристики электроприв,ода.

При завершении- пускового режима в схеме и достижении сигналом U2 с датчика 2 частоты вращения предварительно установленного минимального уровня Un2, воздействующего на первый вход блока 8 управления, на его первом выходе формируется сигнал логической единицы, который замыкает первый ключ 6 и включает в-цепь

обратной регулятора 10 частоты вращения регулируемый ограничитель 5, обеспечивающий снижение уровня ограничения выходного сигнала Uiomax регулятора 10 до изменяющейся величины Dorp,

ограничивающей предельные темпы разгона электродвигателя 1 на разнь1х участках вращения.

По мере нарастания частоты вращения электродвигателя 1 до заданного значения, определяемого сигналом Ug с задатчика 9,

доля сигнала U2 с датчика 2 частоты вращения по сравнению с остальными сигналами на входе регулятора 10 частоты вращения уменьщается. Однако с нарастанием частоты вращения электродвигателя 1 и увеличением сигнала U2, воздействующего на управляющий вход усилителя 4, коэффициент передачи К.А последнего возрастает. Вследствие этого сигнал U4 положительной обратной связи по току на выходе усилителя 4 увеличивается, сохраняя примерно постоянное соотнощение с сигналами задания Ug и обратной связи U2 по частоте вращения. В результате уменьщается статическая ошибка, обусловленная конечными значениями сигналов задания и обратной связи регулятора 10 частоты вращения.

В режиме торможения электропривода при полном или частичном снижении сигнала Ug задания состояние выходных сигналов блока 8 управления, следовательно,и состояние ключей б и 7 не изменится. За счет сигнала U2 обратной связи с датчика 2 частоты вращения изменяется полярность сигнала на выходе регулятора 10 частоты вращения, вызывающая снижение сигналов на выходах регулятора 11 тока и вентильного преобразователя 13, обеспечивая торможение электродвигателя 1.

Если по какой-либо причине исчезнет сигнал U2 на выходе датчика 2 частоты вращения или снизится ниже установленного уровня Un2 в процессе вращения электродвигателя 1, о котором свидетельствует нали ие сигнала Он выще заданного уровня Un3 на третьем входе блока 8 управления, на его первом выходе формируется сигнал логического нуля, размыкая первый ключ 6, а на его втором выходе формируется сигнал логической единицы, .который замыкает второй ключ 7 и шунтирует регулятор 11 тока. С этого момента исчезает сигнал на выходе вентильного преобразователя 13 и электродвигатель 1 тормозится в режиме свободного выбега до полной остановки. Если к моменту снижения или исчезновения сигнала U2 обратной связи по частоте вращения сигнал Uii на выходе регулятора 11 тока еще не достиг уровня Un3, электродвигатель 1 некоторое время может разгоняться, но при достижении сигналом U11 уровня Un3 он также тормозится на выбеге.

При внезапном исчезновении сигнала Uii на выходе регулятора 11 тока происходит отключение электродвигателя 1 отпитающего напряжения. При отсутствии его лищв на третьем входе блока 8 управления состояние выходных сигналов последнего сохранится, обеспечивая нормальное функционирование регуляторов электропривода.

Если сигнал U2 обратной связи по частоте вращения исчезнет до появления задающего сигнала Us на выходе задатчика 9, то при появлении последнего начнется быстрый разгон электродвигателя 1 лишь до минимальной частоты вращения, превышающей ограничивающий ее уровень Un2, при котором сигнал Uii, поступающий с выхода регулятора 11 тока на третий вход блока 8 управления, нарастает до уровня Un3. после чего сигнал логической единицы с его второго выхода с помощью второго ключа 7 зашунтирует регулятор 11 тока и электропривод тормозится в режиме свободного выбега до остановки, предотвращая аварийную ситуацию.

Блок 8 управления работает следующим образом.

Перед началом работы триггер 18 устанавливается в нулевое состояние.

С первого выхода задатчика 14 на второй вход первого компаратора 15 воздействует уставка постоянного сигнала Un2. при которой в зависимости от уровня входного сигнала Uexi, поступающего на его первый вход через первый вход блока, сигнал UisHa неинвертирующем выходе изменяется в соответствии с выражением

UKI при ,

и 15 О при UBXI Un2,

а на его инвертирующем выходе сигнал Ui5° изменяется в соответствии с выражением

I О при UBX 2:ип2

и 15° UKI при UBXI Un2.

Со второго выхода задатчика 14 на первый вход второго компаратора 16 воздействует уставка постоянного сигнала Uni, при которой в зависимости от уровня входного сигнала ивх2, поступающего на его второй вход через второй вход блока, сигнал Ui6° на инвертирующем выходе изменяется в соответствии с выражением

( о при ивх2 Uni,

ик2 при ивх2 Uni.

С третьего выхода задатчика 14 на первый вход третьего компаратора 17 воздействуетуставка постоянного сигнала Un3, при

которой в зависимости от уровня сигнала ивхз, поступающего на его второй вход черезтретий вход блока, сигнал Ui7° на инвертирующем выходе изменяется в соответствии с выражением

f О при УвхЗ S: Un3,

I °

17 УкЗ при ивхЗ Un3В приведенных выражениях UKI, ик2, УкЗ выходные сигналы первого, второго л третьего компараторов 15,16,17, соответствующие уровню логической единицы.

При отсутствии входных сигналов блока на его первом выходе постоянно присутствует сигнал логического нуля, а на его втором выходе - сигнал логической единицы.

При достижении сигналом U8x2 уровня Uni си,гнал логического нуля с инвертирующего выхода второго компаратора 16 поступает одновременно на 1-вход триггера 18 и на второй вход логического элемента И-НЕ 21, на первый вход которого продолжает поступать сигнал логической единицы с инвертирующего выхода первого компаратора 15, обеспечивая прохождение нулевого сигнала через первый выход блока. При этом-на выходе логического элемента И-НЕ 21 формируется сигнал логической единицы и воздействует на первый вход логического элемента 1/1 19, на второй вход которого в течение всего времени работы блока также воздействует единичный сигнал. Выходной сигнал логической единицы с логического элемента И 19 поступает на К-вход триггера 18, не.оказывая на него никакого влияния, а сигнал логического нуля со второго компаратора 16, воздействуя на 1-вход триггера 18, переводит его в состояние, при котором с его инвертирующего выхода через второй выход блока действует сигнал логического нуля.

: При достижении сигналом UBXI уровня Un2 сигнал логической единицы с инвертирующего выхода перв.ого компаратора 15 воздействует на первый вход логичеркого элемента ИЛИ 20, не его. единичного состояния, и на первый выход блока. При этом сигнал логического нуля с инвертирующего выхода первого компаратора 15 не изменит состояния логического элемента И-НЕ 21, а следовательно, и уровня нулевого сигнала на втором выходе блока.

Если сигнал УвхЗ достигает уровня Un3, на инвертирующем выходе третьего компаратора 17 появится сигнал логического нуля, который не изменит единичного состояния выходного сигнала логического

элемента ИЛИ 20, при .котором сохранятся сигналы логического нуля на втором выходе блока, логической единицы на его первом выходе. .

Если из трех, постоянно действующих-,

сигналов UBXI, ивх2, ивхз, сигналы Upxa и УехЗ одновременно снизятся ниже соответствующих уровней УпГ, Un3 или исчезнут совсем, изменятся лишь состояния второго и третьего компараторов 16 и 17, а состояния логических элементов И 19, ИЛИ 20, И-НЕ 21 останутся прежними, сохраняя при этом уровни выходных логических сигналов блока. .

5При исчезновении последнего выходного сигнала UBXI изменится состояние выходного сигнала логического элемента И-НЕ 21, нулевой выходной сигнал которого вызывает появление сигнала логического нуля

0 на выходе логическрго элемента И 19, который воздействует на К-вход триггера 18, формируя сигнал логической единицы на его инвертирующем выходе, который поступает на второй выход блока. Одновременно

5 на неинвертирующем выходе первого компаратора 15 формируется си.гнал логического нуля, который поступает на первый выход блока.

Исчезновение из трех, рдновременно

0 действующих сигнала Usxi или снижение его ниже уровня Un2 вызывает появление на неинвертирующем выходе первого компаратора 15 сигнала логического нуля, который проходит через первый выход блока. В.

5 это время на выходе логического элемента И-НЕ 21 сохранится е,диничный уровень сигнала,а на выходе логического элемента ИЛИ 20 появится сигнал логического нуля, вызывая появление нулевого сигнала на

0 выходе логического элемента И 19, который переводиттриггер 18 в состояние, при котором на его инвертирующем выходе формируется сигнал лог.ическрй: единицы ; поступающий на второй выход блока.

5Если одновременно исчезнут сигналь

UBXI и ивх2, с неинвертирующего выхода первого компаратора 15 через первый выход блока проходит сигнал логического нуля. Сигналы логической .единицы,

0 воздействующие в это время на входц логическогр элемента И-НЕ 21, переведут его в нулевое состояние, при котором на выходе логического элемента И 19 появляется уровень логического нуля, воздействующий на К-вход триггеру 18 и формирующий на его выходе сигнал логической единицы, который поступает на второй выход блока. Последующее исчезновение последнего сигнала ивхЗ не изменит состояния выходных сигналов блока 8 управления.

Последовательное достижение сигналами ивх2 и UBXS уровней Uni и Un3 при отсутствии сигнала Uexi на первом входе блока сопровождается сохранением на его первом выходе сигнала логического нуля. При этом на выходе логического элемента И-НЕ 21 сохранится сигнал логической единицы, а на выходах логических элементов ИЛИ 20, И 19 при появлении нулевого сигнала на инвертирующем выходе третьего компаратора 17 появятся сигналы логического нуля, обеспечивающие перевод триггера 18 в состояние, при котором на его инвертирующем выходе формируется сигнал логической единицы и поступает на второй выход блока.

Coctoяниe блока 8 управления не изменится, если из трех одновременно действующих сигналов на егЬ входах исчезнет или снизится ниже уровня Uni сигнал Uexa. В этом случае на инвертирующем выходе второго компаратора 16 появится сигнал логи еской единицы, не влияющий на состояния триггера 18 и логического элемента И-НЕ 21.

Формула изобретения 1, Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, последовательно соединенные задатчик, регулятор частоты вращения, регулятора тока, систему импульсно-фазового управления, вентильный преобразователь, выход которого подключен к якорной обмртке электродвигателя, датчики частоты вращения и тока, выходы которых соединены с соответствующими вторыми входами регуляторов, усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, входы которого соединены с датчиками 4acTotbi вращения и тока, а выход соединен с третьим входом регулятора частоты вращения, ограничитель, отличающийся тем, что, с цельк повышения

надежности, в него дополнительно введены два ключа с блоком управления, а ограничитель выполнен регулируемым, при этом регулируемый ограничитель через первый ключ включен параллельно регулятору скорости, второй ключ включен параллельно регулятору тока, три входа блока управления соединены с датчиком частоты вращения, с первым входом регулятора частоты

0 вращения и с выходом регулятора тока, выходы блока управления соединены с управляющими входами ключей.

2. Электропривод поп. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что блок управления содер5жит задатчик, первый, второй и третий компараторы, триггер, логический элемент И, логический элемент ИЛИ и логический элемент I/I-HE, первым входом соединенный с инвертирующим выходом первого компара0тора, неинвертирующий выход которого является первым выходом блока управления, первый вход является первым входом блока управления, а второй вход соединен с первым выходом задатчика, вторым выходом

5 соединенного с первым входом второго компаратора; второй вход которого является вторым входом блока управления, а инвертирующий выход соединен со вторым входом логического элемента И-НЕ и с 1-вхо0дом триггера, К-вход которого соединен с выходом логического элемента И, первый вход которого соединен с выходом логического элемента И-НЕ, а второй вход соединен с выходом логического элемента ИЛИ,

5 первым входом соединенного с неинвертирующим выходом первого компаратора, а вторым входом соединенного с инвертирующим выходом третьего компаратора, первый вход которого соединен с третьим

0 выходом задатчика, а второй вход является третьим входом блока управления, вторым выходом которого является инвертирующий выход триггера.

Ф jC

5

--o--

Ж

.,..-.J4

„,-.

lv«Ut«Hfl

фиг.

,y4..,™™JV,,...,,Jl....-J

4

|T. .«j. .H .rn

4Л::,

U-fs Ъ,..„и

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока. Целью изобретения является повышение надежности. Устройство содержит электродвигатель 1, якорная обмотка которого подключена к вентильному преобразователю 13. Выходы датчиков2 и3частоты вращения и тока подключены ко входам усилителя 4 с регулируемым коэффициентом передачи. Вход блока 8 управления соединены со входом регулятора 10 частоты вращения, с выходом регулятора тока 11 и с датчиком 2 частоты вращения. Выходы блока 8 соединены со входами ключей 6 и 7. В данном устройстве обеспечивается контроль обработки текущих параметров и регулирование ограничения предельного темпа разгона. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.