Способ регулирования момента двигателя постоянного тока Советский патент 1992 года по МПК H02P5/06 

сл

с

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления электроприводами постоянного тока.

Цель изобретения - повышение точности регулирования момента.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства управления, которое реализует данный способ регулирования; на фиг. 2 -ее эквивалентная линейная модель.

Устройство управления двигателем постоянного тока последовательного возбуждения содержит нелинейный регулятор момента 1, состоящий из первого усилителя 2, на вход 3 которого подается напряжение задания, выход первого усилителя 2 связан с первым входом первого сумматора 4, выход которого соединен с входом второго усилителя 5, первого функционального элемента 6, первый вход которого связан с выходом второго усилителя 5, а выход - с первым входом второго сумматора 7, третьего сумматора 8, первый вход которого связан с выходом второго сумматора 7, и третьего усилителя 9, выход которого связан с вторым входом третьего,сумматора 8, причем на вход третьего усилителя 9, который связан с входом второго функционального элемента 10, вторым входом первого начального элемента 6 и входом первого умножителя 11, подается сигнал 12 тока якоря, выход второго функционального элемента 10 связан с третьим входом первого функционального элемента 6, вторым входом первого умножителя 11 и первым входом второго умножителя 13, выход первого умножителя 11 подключен к входу четвертого усилителя 14, выходной сигнал которого подается на второй вход первого сумматора 4, на второй вход второго умножителя 13 подается сигнал 15 скорости вращения двигателя постоянного тока, выход второго умножителя 13 связан с входом пятого усилителя 1.6, выход которого подключен к второму входу второго сумматора 7. Поскольку напряжение, выдаваемое нелинейным регулятором момента недостаточно для управления двигателем, то необходимо ввести преобразователь с коэффициентом усиления Кпр. Одна,ко для приведения в соответствие этих двух напряжений перед преобразователем необходимо ввести звено с коэффициентом

1/Кпр.

Выходной сигнал 17 нелинейного регулятора момента 1 подается на вход преобразователя 18, выходной сигнал 19 которого, а именно напряжение Ufl(t), прикладывается к двигателю 20.

Устройство работает следующим образом.

Уравнение динамики двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением имеет вид:

ия 1я Вя + -„ - +

+ WB +КФ(я)й),(1)

где ия - напряжение, прикладываемое к двигателю;

1я - ток якорной цепи двигателя;

Ря2 суммарное сопротивление якорной цепи;

суммарная индуктивность якорной обмотки;

WB - число витков обмотки возбуждения;/

Ф(1я)-поток двигателя, являющийся нелинейной функцией тока якоря;

К- конструктивный коэффициент двигателя;

О)- угловая скорость двигателя.

Момент, развиваемый двигателем, определяется уравнением;

)я;

ия 1яНя + (1яг +

.w.,

д 1я

dt

Анализ уравнения (3) позволяет сделать вывод о том, что индуктивность якорной цепи (1я2- + W, коэффициент

К-ФОя) изменяются в связи с насыщением магнитной системы, поэтому постоянная времени якорной цепи, определяемая как

Tя(iя)Lя,+ ,,

противоЭДС Е КФ( момент двигателя М К-Ф(1я)я являются нелинейными функциями тока якоря.

Дифференциальное уравнение (2), записанное относительно момента двигателя имеет вид;

.,.dФJVl

dM dt

(Ht

dt

X 1я+Ф(1я)).

(4) Из уравнения (3) находят -;- и подставляют в (4) +W Ф(О У1 V dt + в , , J X х(ия-1я-Кя2: -КФ(1я)й); К(1я)х х(ия- яРяу-КФ(1я)су),(6) (1я) - 1я+Ф(я): Ti xa., + w.l iJ l нелинейный коэффициент. dM 1 /.. .. (Мз-М) - ( Км Уэм - КО ( 1я ) 1я ) . где Т- эквивалентная постоянная времени регулирования момента; Км- коэффициент, связывающий заданный момент Мз с напряжением УЭМ. Приравняв правые части уравнения (6) и (8), получают закон управления ия(г) (Мз-М)(К V9(ifl))+ + 1яРя2.+ КФ(1я)йЛ Таким образом, если к двигателю приложено напряжение, изменяющееся во времени в соответствии с (9), то динамика момента определяется линейным дифференциальным уравнением первого порядка (8). 1 В исходном положении напряжение 19 преобразователя 18 равно О, поэтому ток якоря и скорость вращения двигателя 20 постоянного Тока также равны 0. При поступлении на вход .3 на входе усилителя 2 сигнала задания формируется сигнал, пропорциональный заданному моменту Мз UMS-USM Км. 5 10 15 20 25 30 35 45 ° 55 Так как в начальный момент времени сигнал 12 тока якоря и сигнал 15 скорости вращения равны нулю, то на выходах элементов 14, 16, 10 и 9 сигналы также отсутствуют. Сигнал UMS проходит через сумматор 4 и поступает на вход усилителя 5, на выходе которого формирует сигнал UMS/, который подается на первый вход функционального элемента б, на двух других входах в этот момент времени сигналы отсутствуют. Поскольку функция Хя) равна О, то ()) 00, на выходе функциональг ного элемента 6 формируется сигнал, амплитуда которого зависит от исполнения и схемы элемента 6 (в случае применения операционных усилителей амплитуда выходного сигнала равна напряжению питания операционных усилителей). Выходной сигнал элемента 6 проходит через сумматоры 7 и 8 без изменений и подается на вход преобразователя 18. Поскольку в данном случае коэффициент усиления преобразователя выбран равным единице, то входное напряжение 19 преобразователя 18 прикладывается к двигателю 20. Двигатель 20 начинает вращаться, следовательно появляются сигнал 12 тока якоря и сигнал 15 скорости двигателя 20, отличие от нуля. Появляется сигнал и на выходе функционального элемента 10. На выходе усилителя 14 появляется сигнал момента им К-ФОя)-1я. Этот сигнал подается на второй вход сумматора 4, на выходе которого формируется сигнал Ui имз-им UsM -Км-КФОя) я. Этот сигнал проходит через усилитель 5 и поступает на вход функционального элемента 6. Поскольку на два других входа этого элемента поступают сигналы 12 тока якоря и сигнала с выхода функционального элемента 10, то на выходе элемента 6 формируется сигнал и2(изм-Км-КФОя)1я) (Ку(1я)) (13) )-функция, определяемая в (7). Сигнал U2 подается на первый входсумматора 7, на второй вход которого подается сигнал ЭДС двигателя, сформированный с ломощью второго умножителя 13 и усилителя 16 в виде иЕ к-ФОяУд На выходе сумматора 7 получается сигиз и2+иЕ(изм-Км-КФОя)-1я) -Y X х(К95(я))+КФОя)(М. Этот сигнал подается на первый вход сумматора 8, на другой вход которого подается сигнал с выхода усилителя 9, определяемый как UR - яКя. На выходе сумматора 8 формируется сигнал, который через преобразователь 18 прикладывается к двигателю 20. Таким образомформируется напряжение, при котором динамика момента определяется линейным дифференциальным уравнением (8) первого порядка. Способ позволяет с высокой точностью регулировать момент и существенно упрощает управление. Формула изобретения Способ регулирования момента двигателя постоянного тока последовательного возбуждения, при котором измеряют ток якорной цепи, определяют разность между заданным и действительным моментами двигателя и формируют управляющее напряжение, прикладываемое к двигателю, о тл и чающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования момента, дополнительно определяют противоЭДС двигателя, поток двигателя, мгновенное значение индуктивности якорной цепи, как функцию тока якоря, и управляющее напряжение формируют в виде суммы трех слагаемых, первое из которых - противоЭДС двигателя, второе -суммарное падение напряжение в якорной цепи, а третье определяется в соответствии с соотношением dФ(iя) U(t)-(M3-M ) -(KLC gij 1я + -HФ(lя))(Lя,+We-(l)-)где Мз - заданный момент; М-действительный момент; т- эквивалентная постоянная времени регулирования момента; К- конструктивный коэффициент двигателя;ФОя) - поток двигателя; 1я - ток якорной цепи; dФ(iя) --у.-- - мгновенное значение индуктивности якорной цепи; суммарная индуктивность якорной цепи; WB - число, витков обмотки возбуждения.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системахуправления электроприводами постоянного тока. Целью изобретения является повышение точности регулирования момента. Устройство, реализующее способ регулирования момента двигателя постоянного тока последовательного возбуждения, содержит нелинейный регулятор 1 момента, выход которого подключен ко входу преобразователя 18, Регулирование динамики электропривода определяется линейным дифференциальным уравнением первого порядка за счет введения в нелинейный регулятор 1 момента двух умножителей 11 и 13 и двух функциональных преобразователей 6 и 10. 2 ил.

cfius.Z